Des chercheurs développent un actionneur alimenté par la lumière à couple élevé – Technoguide

Si vous regardez les feuilles d’une plante assez longtemps, vous pouvez les voir se déplacer et se tourner vers la lumière du soleil toute la journée. Cela se produit lentement, mais sûrement.

Certains matériaux fabriqués par l’homme peuvent imiter cette réaction lente mais régulière à l’énergie lumineuse, généralement déclenchée par des lasers ou une lumière ambiante focalisée. De nouvelles recherches de l’Université de Pittsburgh et de l’Université Carnegie Mellon ont découvert un moyen d’accélérer suffisamment cet effet pour que ses performances puissent rivaliser avec les systèmes électriques et pneumatiques.

«Nous voulions créer des machines où la lumière est la seule source d’énergie et de direction», a expliqué M. Ravi Shankar, professeur de génie industriel et auteur principal de l’article. «Le défi est que même si nous pouvions obtenir du mouvement et de l’actionnement avec des polymères entraînés par la lumière, la réponse était trop lente pour être pratique.

Lorsque la feuille de polymère est plate, la lumière l’anime lentement, se courbant ou s’enroulant avec le temps. Les chercheurs ont découvert qu’en donnant au polymère une forme incurvée, comme une coque, l’action de flexion se produisait beaucoup plus rapidement et générait plus de couple.

«Si vous voulez déplacer quelque chose, comme basculer un interrupteur ou déplacer un levier, vous avez besoin de quelque chose qui réagit rapidement et avec suffisamment de puissance», a déclaré Shankar, qui occupe un poste secondaire en génie mécanique et science des matériaux. “Nous avons constaté qu’en appliquant une contrainte mécanique au matériau en le confinant le long des bords et en incorporant des arrangements judicieusement pensés de molécules, nous pouvons convertir une réponse lente en quelque chose de plus impulsif.”

Les chercheurs ont utilisé un film de polymère cristallin liquide (ALCP) fonctionnalisé à l’azobenzène photoréactif d’une épaisseur de 50 micromètres et de plusieurs millimètres de largeur et de longueur. Une géométrie en forme de coque a été créée en confinant ce matériau le long de ses bords pour créer une courbe. La lumière brillante sur cette géométrie plie la coquille en un pli qui se nuclée spontanément. Ce pliage se produit en quelques dizaines de millisecondes et génère des densités de couple allant jusqu’à 10 newtons-mètres par kilogramme (10Nm / kg). La réponse à la lumière est amplifiée d’environ trois ordres de grandeur par rapport au matériau qui était plat.

«Les résultats du projet sont très excitants car cela signifie que nous pouvons créer des actionneurs légers qui sont compétitifs avec les actionneurs électriques», a déclaré Kaushik Dayal, co-auteur et professeur de génie civil et environnemental à la CMU.

«Notre approche visant à augmenter les performances des polymères à lumière pulsée pourrait réinventer la conception de robots souples totalement autonomes avec de nombreuses applications technologiques», a ajouté l’auteur principal et chercheur post-doctoral à la CMU Mahnoush Babaei.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université de Pittsburgh. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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