Des chercheurs sud-coréens ont construit un muscle artificiel capable de soulever environ 4 000 fois son propre poids. Ils disent qu’il pourrait être utilisé dans les futurs robots humanoïdes.
Une avancée majeure dans la conception du muscle réside dans sa capacité à être flexible ou tendu en cas de besoin, ce qui constitue une première dans ce domaine de recherche. Les scientifiques ont présenté leurs conclusions dans une étude publiée le 7 septembre dans la revue Matériaux fonctionnels avancés.
Les muscles artificiels sont souvent limités par une incapacité à être flexibles ou tendus ; ils doivent être extensibles tout en offrant suffisamment d’énergie, sinon leurs densités de travail sont limitées. Mais on pense que les muscles artificiels mous sont transformateurs car ils sont légers, mécaniquement conformes et capables d’un actionnement (mouvement) multidirectionnel.
Lorsque les chercheurs parlent de « densité de travail », ils font référence à la quantité d’énergie par unité de volume que le muscle peut fournir. Atteindre des valeurs élevées parallèlement à une extensibilité élevée est là où réside le défi pour les muscles artificiels.
Est-ce que tu soulèves au moins, robot ?
Les scientifiques ont décrit leur muscle artificiel comme un « actionneur composite magnétique haute performance », ce qui signifie qu’il s’agit d’une combinaison chimique complexe de polymères qui s’unissent pour imiter la traction et la libération des muscles.
L’un de ces polymères peut voir son niveau de rigidité modifié et se trouver dans une matrice comportant des microparticules magnétiques à la surface qui peuvent également être contrôlées. Cela permet au muscle d’être animé et contrôlé grâce à la rigidité réglable, lui permettant ainsi d’être déplacé.
La nouvelle conception des chercheurs intègre deux mécanismes de réticulation distincts. Le premier est un réseau chimique lié de manière covalente (deux atomes ou plus partageant des électrons pour obtenir une configuration plus stable) et un réseau réversible en interaction physique. Les deux mécanismes ainsi développés assurent au muscle la durabilité nécessaire pour travailler à long terme, ont indiqué les chercheurs dans l’étude.
Le compromis entre rigidité et extensibilité est efficacement résolu par une architecture à double réticulation, et le réseau physique est encore renforcé par l’incorporation d’un type de microparticule (NdFeB) à la surface du muscle qui peut recevoir une fonction via un liquide incolore (octadécyltrichlorosilane). Les particules sont dispersées dans toute la matrice polymère.
Le muscle composite devient raide lorsqu’il supporte de lourdes charges et se ramollit lorsqu’il doit se contracter. Dans son état raidi, le muscle artificiel, qui ne pèse que 0,04 once (1,13 gramme), peut supporter jusqu’à 11 livres (5 kilogrammes), soit environ 4 400 fois son propre poids.
Un muscle humain se contracte à environ 40 % de contrainte, mais le muscle synthétique atteint une contrainte de 86,4 %, soit plus du double de celle du muscle humain, ont indiqué les chercheurs dans l’étude. Cela permet une densité de travail de 1 150 kilojoules par mètre cube, soit 30 fois supérieure à celle dont les tissus humains sont capables.
Les chercheurs ont utilisé un test de traction uniaxial pour mesurer la force de leur muscle artificiel. Type de test mécanique qui applique une force de traction à un sujet jusqu’à ce qu’il se fracture : l’allongement est mesuré par rapport à la force appliquée pour déterminer sa résistance à la traction ultime.
