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Le matériau souple et robotique réaliste réagit à la lumière en se déplaçant et en se déplaçant

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Des chercheurs de l'Université Northwestern ont créé une famille de matériaux synthétiques souples qui se déplacent et se déplacent comme des créatures vivantes.

Appelés «matière molle robotique» par l'équipe de Northwestern, les matériaux se plient, tournent et rampent sur les surfaces une fois que la lumière les atteint. Ils se déplacent sans qu'aucun matériel ou logiciel ne le leur dise, même les systèmes hydrauliques sophistiqués ne font pas l'affaire.

L'équipe estime que leur création pourrait être utile dans certaines applications en énergie, en assainissement de l'environnement et en médecine avancée.

Leur étude a été publiée dans Matériaux de la nature le lundi.

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Créatures vivantes comme modèles

«Nous vivons à une époque où des appareils de plus en plus intelligents sont constamment développés pour nous aider à gérer notre vie quotidienne», a déclaré Samuel I. Stupp de Northwestern, qui a dirigé les études.

"La prochaine frontière est dans le développement de nouvelles sciences qui donneront vie aux matériaux inertes pour notre bénéfice - en les concevant pour acquérir les capacités des créatures vivantes."

Il peut bien sembler que les matériaux en mouvement sont un processus naturel, mais il a fallu une science sérieusement avancée pour les amener à se déplacer de cette manière. Ils sont constitués d'assemblages de peptides à l'échelle nanométrique qui évacuent toute l'eau du matériau. Ces réseaux de peptides ont été liés à des réseaux de polymères par Stupp, qui ont ensuite été conçus pour réagir à la lumière bleue.

Dès que la lumière atteint la structure, le réseau passe de l'absorption d'eau (hydrophile) à son drainage (hydrophobe). Lorsque les matériaux poussent l'eau hors de leur structure, elle se contracte et se déplace. Et lorsque la lumière est éteinte, l'eau est absorbée dans le matériau, ce qui le fait se dilater et revenir à son état d'origine.

Ces mouvements sont très similaires au fonctionnement de nos muscles humains, ce qui a inspiré Stupp et son équipe en premier lieu.

«À partir des systèmes biologiques, nous avons appris que la magie des muscles est basée sur la connexion entre des assemblages de petites protéines et des polymères protéiques géants qui se dilatent et se contractent», a expliqué Stupp. "Les muscles font cela en utilisant un carburant chimique plutôt que de la lumière pour générer de l'énergie mécanique."

La raison pour laquelle les matériaux peuvent tourner et se déplacer de différentes manières dépend de l'endroit où la lumière les frappe. Changer la direction de la lumière alors qu'elle se concentre déjà sur le matériau les fera alors tourner ou ramper de certaines manières.

Les matériaux peuvent être fabriqués dans presque toutes les formes, ce qui les rend potentiellement extrêmement utiles pour un certain nombre de tâches, de la chirurgie cérébrale aux nettoyages environnementaux.

"Ces matériaux pourraient augmenter la fonction des robots mous nécessaires pour ramasser des objets fragiles et les relâcher ensuite à un endroit précis", selon Stupp.

<< En médecine, par exemple, les matériaux souples aux caractéristiques `` vivantes '' peuvent se plier ou changer de forme pour récupérer des caillots sanguins dans le cerveau après un accident vasculaire cérébral. Ils peuvent également nager pour nettoyer les réserves d'eau et l'eau de mer ou même entreprendre des tâches de guérison pour réparer les défauts batteries, membranes et réacteurs chimiques. "


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