Des chercheurs créent le plus petit origami “autopliable”



L’origami – soit l’art de plier élégamment du papier – est une discipline qui peut se montrer complexe. Alors imaginez-la transposée à l’échelle d’une fourmi ! Une équipe dirigée par des ingénieurs en micro-robotique de l’Université de Cornell, dans l’État de New York, a relevé le défi. Mercredi 17 mars 2021, cette dernière a dévoilé le plus petit oiseau en origami à mémoire de forme du monde. La prouesse technologique fait l’objet d’un article dans la revue Science Robotics.

“Nous, les humains, avons appris à construire des systèmes et des machines complexes à l’échelle humaine, et même à des échelles énormes”, a déclaré dans un communiqué le physicien américain Paul McEuen, grand spécialiste des nanotubes de carbone et co-directeur de l’étude. “Mais ce que nous n’avons pas appris à faire, c’est construire des machines à des échelles minuscules. Il s’agit d’une étape dans l’évolution de nos capacités, une étape qui consiste à apprendre à construire des machines aussi petites que des cellules.”

Pliable et dépliable à l’infini

L’oiseau-origami des chercheurs mesure environ 60 µm de diamètre, soit 0,06 millimètres. Il est fait de minuscules couches de platine (de l’ordre du nanomètre) recouverte d’un film de titane ou de dioxyde de titane, d’une épaisseur d’environ 30 atomes seulement. Pour comparaison, une feuille de papier a une épaisseur d’environ 100.000 atomes. “À cette si petite échelle, il ne s’agit pas d’ingénierie mécanique traditionnelle, mais plutôt de chimie, de science des matériaux et d’ingénierie mécanique, le tout mélangé”, a fait savoir Qingkun Liu, premier auteur de l’étude.

Le micro-origami peut surtout se plier sous la seule influence d’une impulsion électrique (de l’ordre de 1V) et conserver sa nouvelle forme. Plus précisément, lorsqu’une tension positive est appliquée aux actionneurs, des atomes d’oxygène pénètrent dans le platine et échangent leur place avec des atomes de platine. Ce processus, appelé oxydation, provoque l’expansion du platine sur un côté – dans les joints -, pliant de fait la structure. Le petit origami peut alors conserver sa forme même après le retrait de la tension, car les atomes d’oxygène intégrés se sont regroupés pour former une barrière qui les empêche de se diffuser. Pour le remettre “à plat”, il suffit d’une tension négative : les atomes d’oxygène se retirent et redonnent rapidement au dispositif son état d’origine. Ainsi, l’origami peut être déplié et replié des milliers de fois. “Si vous voulez que votre robot se déplace, il doit être capable de se plier”, assure Qingkun Liu.

Des dispositifs essentiels en nano-robotique

Les chercheurs, déjà été reconnus par le Guinness World Records pour avoir créé le plus petit robot marcheur, espèrent battre un nouveau record avec ce minuscule oiseau. Mais leur démarche vise avant tout à permettre le développement de petits robots qui pourraient être utilisés pour dans le cadre de traitements médicaux. Selon Paul McEuen, il pourrait s’agir de robots de type “nano-Roomba”, du nom de ces aspirateurs circulaires et autonomes, qui ici cibleraient les infections. “Nous démontrons que ces actionneurs à mémoire de forme peuvent être utilisés pour créer des éléments de base de robots microscopiques électriquement reconfigurables (…) Nos actionneurs à mémoire de forme ont le potentiel de permettre la réalisation de structures adaptatives à l’échelle microscopique, de dispositifs bio-implantables et de robots microscopiques”, stipulent les chercheurs dans l’étude.



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