Des chercheurs ont mis au point un matériau qui se comporte presque comme un robot. Il pourrait avoir des applications étonnamment variées.
Une équipe américaine a créé un matériau capable de s’étendre, de prendre de nouvelles formes et de se déplacer via un champ magnétique, sans moteur ni transmission. Il pourrait être utile pour le refroidissement ou le chauffage de bâtiments.
La structure peut rétrécir par torsion à moins de la moitié de sa hauteur. le matériau est conçu de telle sorte que le mouvement dépende du sens de rotation. L’étude a été publiée dans la revue Nature
.
Les scientifiques ont construit des « Métabots » à partir du métamatériau en intégrant des aimants dans les constructions. Grâce à un champ magnétique, dont ils ont influencé l’orientation et la force, les chercheurs ont pu générer les mouvements décrits précédemment sans toucher les Métabots.
« Les champs électromagnétiques transmettent simultanément courant et signaux », explique un co-auteur. Ceci est comparable à un câble de charge qui peut également transmettre des données. Le projet de recherche a repoussé les limites de l’électronique de puissance en montrant qu’un couple peut être transmis à distance et avec précision sur une certaine distance pour déclencher des mouvements robotiques complexes.
Les chercheurs ont également démontré d’autres domaines d’application, comme la régulation thermique. Dans ce cas, la construction est hexagonale, avec un fond noir et des parois blanches, ouverte sur le dessus. Dans cet état, le fond noir peut absorber beaucoup de rayonnement thermique de la lumière du soleil. Si cela n’est pas souhaité, les parois blanches peuvent recouvrir le fond noir par une rotation et réfléchir la plus grande partie de la lumière.
Les auteurs de l’étude écrivent : « Ceci peut par exemple être utilisé pour le chauffage et le refroidissement des bâtiments, réglables en fonction de la saison ». L’état étiré et plié de structures individuelles pourrait également être utilisé pour la transmission d’informations numériques.
Les chercheurs se sont inspirés de l’art du pliage de papier, l’origami.Cependant, ils ont construit leur métamatériau à partir de petites tiges en plastique.Les tiges relient deux polygones entre eux et sont disposées en biais. Si le polygone supérieur est tourné, les tiges s’abaissent comme une barrière qui se ferme.
Ces cellules élémentaires peuvent être assemblées en une construction avec des parties inférieures et supérieures carrées, dans laquelle neuf de ces unités se touchent par les coins. Lorsque l’unité centrale est tournée, les espaces entre les carrés se ferment et la construction à neuf unités se contracte latéralement. La hauteur diminue simultanément, car les tiges obliques s’abaissent.
Paulino et ses collègues ont intégré une particularité :
« Normalement, une barre de caoutchouc revient à sa position initiale lorsque je la tourne dans le sens des aiguilles d’une montre, puis dans le sens inverse », Paulino
La construction à neuf unités se contracte après une rotation dans le sens inverse des aiguilles d’une montre et continue de rétrécir si l’on continue à tourner dans le sens des aiguilles d’une montre. Ceci est dû au fait que certaines des tiges sont disposées en miroir et ont donc un axe de symétrie comme la main gauche et la main droite.Cela permet aux chercheurs de générer des mouvements qui dépendent du déroulement de l’application de la force (d’abord dans le sens inverse ou dans le sens des aiguilles d’une montre).
Dans un commentaire, également dans Nature
, Philip Klocke et Larry Howell soulignent que les éléments individuels du métamatériau peuvent être comprimés beaucoup plus fortement que dans les métamatériaux existants.
« lorsque ces cellules élémentaires sont assemblées en structures 3D, elles peuvent former des métamatériaux 3D hautement déformables avec des propriétés mécaniques adaptables », Klocke et Howell.
Un Matériau Révolutionnaire Qui se Comporte comme un Robot : Applications et Fonctionnement
Table of Contents
Des chercheurs ont développé un métamatériau fascinant qui se comporte presque comme un robot, offrant des applications potentielles étonnamment variées. Examinons de plus près ce matériau innovant.
Caractéristiques et Fonctionnement du Métamatériau
Ce métamatériau peut s’étendre, prendre de nouvelles formes et se déplacer grâce à l’utilisation d’un champ magnétique, le tout sans avoir besoin de moteurs ou de transmissions traditionnels.Les scientifiques ont construit des « Métabots » en intégrant des aimants dans ces structures, leur permettant de contrôler les mouvements à distance en manipulant l’orientation et la force du champ magnétique.
la structure du matériau est conçue de manière à ce que le sens de rotation influence directement le mouvement.Il peut, par exemple, se contracter en torsion, réduisant sa hauteur de plus de la moitié. Cette propriété unique permet de générer des mouvements complexes en fonction de l’application de la force, ouvrant ainsi des possibilités pour des applications spécifiques.
Applications Potentielles
Le métamatériau pourrait trouver des applications dans plusieurs domaines clés. une possibilité est la régulation thermique dans les bâtiments. Grâce à une structure hexagonale avec un fond noir et des parois blanches, il est possible d’absorber la lumière du soleil pour chauffer, ou de la réfléchir pour refroidir, en fonction des besoins et des saisons. de plus, l’état étiré ou plié de structures individuelles pourrait être exploité pour la transmission d’informations numériques.
Inspirations et Fabrication
L’inspiration pour ce métamatériau provient de l’art de l’origami. Cependant, au lieu de papier, les chercheurs ont utilisé de petites tiges en plastique pour créer les structures. Ces tiges relient des polygones et sont disposées en biais, créant ainsi un mécanisme de mouvement unique.
Avantages et Propriétés Notables
Déformation contrôlée: Le matériau peut être comprimé, étiré et tordu de manière contrôlée.
Réactivité au champ magnétique: Les mouvements sont provoqués par des champs magnétiques sans contact direct.
* Adaptabilité: Les structures 3D peuvent être adaptées avec des propriétés mécaniques variées.
Tableau Récapitulatif des Propriétés et Applications
| Propriété | Description | Application Potentielle |
| :——————– | :—————————————————————————————————————————————- | :—————————————————- |
| Mouvement contrôlé | Peut s’étendre, prendre de nouvelles formes et se déplacer via un champ magnétique. | Régulation thermique, transmission d’informations numériques. |
| Réduction de taille | peut se contracter de manière significative par torsion. | Systèmes adaptatifs |
| sensibilité directionnelle | Le mouvement dépend du sens de rotation. | Robotique, automatisation |
| Matériau de base | Tiges en plastique disposées en biais, inspirées de l’origami. | Structures modulaires |
FAQ sur le Métamatériau Robotique
Q: Qu’est-ce qu’un métamatériau ?
R: Un matériau conçu pour avoir des propriétés inhabituelles grâce à sa structure, et non à sa composition chimique.
Q: Comment le métamatériau se déplace-t-il ?
R: Il utilise un champ magnétique pour contrôler les mouvements, sans besoin de moteurs classiques.
Q: Quelles sont les applications possibles ?
R: Régulation thermique,transmission d’informations numériques,et potentiellement de nombreux autres domaines.
Q: D’où vient l’inspiration pour la conception ?
R: De l’art de l’origami.
Q: Comment est-il fabriqué ?
R: Avec des tiges en plastique reliant des polygones.