Des chercheurs de Harvard ont développé un liquide «intelligent» programmable

Un « liquide intelligent », c’est ainsi que des
chercheurs de Harvard qualifient le métafluide qu’ils ont conçu. Il
est capable de changer d’aspect en fonction des besoins. La
technologie mise au point, détaillée dans la revue Nature,
puise ses facultés dans la façon dont les mécanismes à l’échelle
particulaire impactent le comportement à l’échelle
macroscopique.

Les matériaux tiennent principalement leurs caractéristiques de
leur composition chimique, c’est-à-dire des types d’atomes et de
molécules qui les constituent. Mais en ingénierie, il existe
également ce que l’on appelle des « métamatériaux », caractérisés
par un agencement artificiel. Les propriétés de ces métamatériaux
ne reposent ainsi pas sur leur composition chimique, mais sur la
manière dont les atomes sont arrangés (leur structure). La taille,
la forme et la disposition des atomes peuvent notamment être
modifiées pour obtenir des caractéristiques particulières.

Spécialisés dans le domaine des métamatériaux, des chercheurs de
Harvard ont récemment conçu un fluide intelligent (un métafluide).
Les propriétés conférées à ce dernier sont remarquables. En effet,
nombre de ses propriétés sont modifiables sur demande.

Cette innovation peut trouver une application dans un secteur en
plein essor : la robotique. En effet, le fluide a été testé dans un
système hydraulique alimentant une pince robotique. Au cours de
l’essai, la machine était chargée de ramasser des objets fragiles,
comme une bouteille en verre ou un œuf, sans les endommager. Une
telle opération requiert évidemment précision et surtout
délicatesse. Le robot a réussi à ajuster automatiquement la
pression appliquée à chaque objet. Certains automates (comme le
robot Optimus Gen 2 de Tesla)
parviennent à faire de même, mais ils se servent pour cela de
capteurs coûteux et énergivores pour régler la pression par retour
haptique, d’où l’intérêt du liquide intelligent pour une telle
application.

Du liquide programmable ?

Certaines propriétés du fluide peuvent être précisément
contrôlées et modifiées selon les besoins, le qualifiant de
« programmable ». Il peut ainsi être ajusté pour répondre à des
critères spécifiques pour une tâche ou une application donnée.

L’une des propriétés modifiables est sa compressibilité,
c’est-à-dire sa capacité à changer de volume sous pression. Il peut
également changer d’opacité et peut voir sa viscosité diminuer ou
augmenter en fonction des exigences de l’application. Par ailleurs,
les chercheurs affirment même que le liquide intelligent peut
passer de l’état newtonien à l’état non newtonien. Un fluide est
dit « newtonien » lorsque sa viscosité reste constante, peu importe
les forces appliquées (l’eau en est un exemple). Contrairement à
cela, un liquide « non newtonien » peut changer de viscosité en
réponse à la force appliquée.

« Notre objectif était de créer un métafluide qui non
seulement possède ces attributs remarquables, mais fournit
également une plate-forme pour la viscosité, la compressibilité et
les propriétés optiques programmables », affirme l’auteure
principale de l’étude,  Katia Bertoldi, dans un communiqué.

De minuscules sphères

Pour comprendre les capacités d’adaptabilité dont le liquide
intelligent bénéficie, il faut se pencher sur sa structure. Les
matériaux sont généralement composés d’éléments fixés dans une
structure rigide. Ce n’est cependant pas le cas de ce nouveau
fluide, dont la structure est formée par des élastomères sphériques
baignant dans de l’huile de silicium.

Ces minuscules capsules sphériques sont gonflées d’air. Elles
peuvent par conséquent se déformer sous pression, pour former
notamment des demi-sphères. Les capsules, étant dans cette
position, peuvent concentrer et laisser passer la lumière.
Lorsqu’elles ne sont pas soumises à une pression, elles reprennent
leur forme sphérique originale et bloquent ainsi le passage de la
lumière.

Outre l’application en robotique, les chercheurs entrevoient un
potentiel bien plus large pour leur technologie. Ils envisagent
notamment d’explorer les propriétés acoustiques et thermodynamiques
du liquide pour ouvrir la voie à des développements innovants dans
d’autres secteurs.

Source : Nature