Terminator créatures mi-humaines, mi-robots avec des «muscles» en soie d'araignée

0
25

Les robots humanoïdes de style Terminator pourraient devenir une réalité grâce aux «muscles artificiels» fabriqués à partir de soie d'araignée.

Selon les scientifiques, le matériau miracle, plus résistant que l'acier et plus élastique que le caoutchouc, peut être exploité à des fins énergétiques.

Et les robots équipés de ce nouveau tissu seraient libérés pour se déplacer comme des humains, leur permettant de mieux saisir et ramasser des objets.

Le plan est de les amener éventuellement à aider dans une gamme de tâches – allant de chirurgies non invasives à aider dans les foyers de soins.

Selon de nouvelles recherches, le matériau requiert la bonne quantité d'humidité et au-dessus d'un certain niveau d'humidité relative dans l'air, ils se contractent et se retournent brusquement.

Cela exerce suffisamment de force pour qu'ils fonctionnent comme des actionneurs, des dispositifs qui se déplacent pour effectuer des tâches telles que le contrôle d'une vanne.

Connu sous le nom de «supercontraction», les fines bandes se rétrécissent sous l’effet des changements de l’atmosphère.

Qui plus est, ils ont également une étonnante capacité à se tordre en même temps, ce qui leur confère une force de torsion importante.

Soie forcée d'une araignée Nephila Pilipes

L'effet rapporté dans Science Advances est similaire à l'action des muscles – offrant l'espoir de machines ultra-puissantes pour la fabrication ou de robots doux pour prendre soin des personnes âgées.

Cela pourrait également donner lieu à des vêtements intelligents, également appelés textiles électroniques, qui permettent aux ordinateurs et à l’électronique de s’intégrer – et à des générateurs écologiques.

Le professeur Markus Buehler, chef du département d'ingénierie civile et environnementale du Massachusetts Institute of Technology, a déclaré: "C'est un nouveau phénomène".

La soie d'araignée est plus dure que n'importe quel matériau synthétique. Si elle était transformée en gilet pare-balles, elle serait trois fois plus résistante que le kevlar – utilisé dans les gilets pare-balles.

Il a déjà trouvé un certain nombre d'utilisations – des lignes de pêche aux pansements, car il possède également des propriétés antibactériennes. Comme les cheveux, il est fait de protéines.

La coauteure Claire Hsu, une étudiante de premier cycle dans le laboratoire du professeur Buehler, a déclaré que l'équipe internationale était tombée par hasard sur cette découverte.

Elle a déclaré: "Mes collègues et moi voulions étudier l’influence de l’humidité sur la soie des araignées."

Les araignées utilisent une dragline de soie, la forme la plus forte, pour se stabiliser dans les airs et contrôler leurs atterrissages.

Les chercheurs ont suspendu un poids à la soie pour créer une sorte de pendule, puis l'ont enfermé dans une chambre où ils pouvaient contrôler l'humidité relative à l'intérieur.

Mme Hsu a expliqué: "Lorsque nous avons augmenté le taux d'humidité, le pendule a commencé à tourner. C'était inattendu. Cela m'a vraiment choqué."

L'équipe a testé un certain nombre d'autres matériaux, y compris des cheveux humains, mais n'a trouvé aucun mouvement de torsion de ce type.

La possibilité de muscles artificiels leur est venue à la fois – comme un nouveau moyen de contrôler certains types de capteurs ou de dispositifs de contrôle.

Le professeur Buehler a déclaré: "Cela pourrait être très intéressant pour la communauté de la robotique. La manière dont vous pouvez contrôler ces mouvements en contrôlant l'humidité est très précise."

Un certain nombre d’équipes à travers le monde s’efforcent de reproduire le rapport résistance / poids, la flexibilité et la résilience exceptionnels de la soie d’araignée dans une version synthétique.

Araignée de Nephila pilipes sur une toile

Le professeur Buehler pense que le mouvement de torsion a évolué pour s'assurer que la toile est bien serrée en réponse à la rosée du matin.

Cela le protégerait des dommages et maximiserait sa réponse aux vibrations pour que l’araignée puisse détecter sa proie.

Le professeur Buehler a déclaré: "Nous n'avons trouvé aucune signification biologique."

Mais des expériences de laboratoire et des modèles informatiques ont montré que le mécanisme est basé sur le repliement d’un type particulier de bloc constitutif de protéine, appelé proline.

Une fois en place, la torsion a toujours eu lieu dans les simulations moléculaires. Sans cela, il n'y avait pas de torsion.

Le professeur Co-auteur Dabiao Liu, de l'Université des sciences et technologies de Huazhong, Wuhan, Chine, a déclaré: "La soie de dragline est une fibre protéique. Elle est composée de deux protéines principales, appelées MaSp1 et MaSp2."

La proline, essentielle à la réaction de torsion, se trouve dans MaSp2. Lorsque les molécules d'eau interagissent avec elle, elles rompent ses liaisons hydrogène de manière asymétrique.

Cela provoque la rotation. Il ne va que dans un sens et se situe à un seuil d'humidité relative d'environ 70%.

Prof Buehler a déclaré: "La protéine a une symétrie de rotation intégrée." Et sa force de torsion rend possible "une toute nouvelle classe de matériaux".

Maintenant, la propriété a été trouvée, elle ouvre la porte à une soie d'araignée synthétique qui fait exactement la même chose.

"Nous pourrions peut-être fabriquer un nouveau matériau polymère qui reproduirait ce comportement."

La technologie des muscles synthétiques repose actuellement sur des compresseurs externes connectés ou des équipements haute tension.

Anna Tarakanova, professeure au MIT et actuellement à l’Université du Connecticut, a déclaré: "La propension unique de la soie à subir une super contraction et à présenter un comportement en torsion en réponse à des déclencheurs externes tels que l’humidité peut être exploitée pour concevoir des matériaux à base de soie sensibles l'échelle nanométrique.

"Les applications potentielles sont variées – des robots doux et des capteurs basés sur l'humidité, aux textiles intelligents et aux générateurs d'énergie verte."

D'autres matériaux naturels peuvent également présenter cette propriété – mais, dans ce cas, cela n'a pas été remarqué.

Prof Buehler a ajouté: "Ce genre de mouvement de torsion pourrait être trouvé dans d'autres matériaux que nous n'avons pas encore examinés."

En plus des muscles artificiels possibles, les résultats pourraient également conduire à des capteurs précis d'humidité.

La vraie soie d'araignée ne peut être recueillie qu'en quantités infimes. Les araignées sont très difficiles à cultiver. Ils sont prédateurs et auront facilement recours au cannibalisme en l'absence d'autres proies.

Des araignées individuelles ont été capturées et forcées au chiffon dans des conditions de laboratoire mais les quantités récupérées sont minimes.

Les araignées ne produisent que de petites quantités de soie, ne fabriquent que ce dont elles ont besoin pour une toile, puis la consomment pour réutiliser les protéines.

Jusqu'à présent, personne n'a été en mesure de filer artificiellement des fibres de soie d'araignée aux propriétés mécaniques identiques à celles fabriquées dans la nature par une araignée.

Mais si nous pouvions, toutes ces idées sur la façon d'utiliser la soie d'araignée dans diverses applications pourraient devenir réalité.

Il est désormais possible de fabriquer artificiellement de la soie d'araignée. Les scientifiques comprennent maintenant mieux comment elle est fabriquée par un petit homme effrayant à huit pattes.

Lire la suite

Principaux reportages de Mirror Online

.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.