Un fil composite à rigidité variable

Un nouveau type de fil a été développé à l’EPFL, dont la rigidité varie en fonction de sa température. Cette nouvelle structure pourrait être utilisée dans de futurs robots, des appareils orthopédiques, et même des instruments médicaux destinés au prélèvement de biopsies. Les résultats viennent d’être publiés en ligne dans Advanced Materials.

Un drone intégrant ces fils à rigidité variable peut passer de l’état d’engin volant à celui de voiture robotique: les moteurs peuvent être utilisés aussi bien comme hélices qu’en tant que roues, en fonction de leur position qui peut être ajustée grâce aux fils. Lorsqu’il est tissé, le fil pourrait constituer un plâtre électronique pour la réhabilitation d’articulations fracturées. Un dispositif modulaire pour les biopsies serait souple pour l’exploration sans risques d’orifices humains, et durci pour faciliter la collecte de biopsies.

«L’étonnante flexibilité de cet nouveau fil léger est due à son ingénieuse simplicité et à sa solidité, qui le rendent facile à manufacturer et à utiliser dans un large éventail d’applications, de formes, et de combinaisons avec d’autres technologies», dit le directeur de projet, Dario Floreano.

Comment ça marche

Un tube de silicone contient un alliage métallique, solide en-dessous de 62°C, mais qui fond à des températures supérieures. En emballant le tube de silicone avec un mince fil conducteur, il peut être chauffé au-delà de la température critique en appliquant simplement un voltage au fil.

Lorsque le tube est chauffé, le fil est mou, caoutchouteux et extensible comme le tube de silicone. Mais lorsque le fil est refroidi à moins de 62°C, l’âme métallique se solidifie et le fil devient solide, devenant 700 fois plus rigide tout en définissant sa forme rigide. Le fil a donc la capacité de varier sa rigidité - soit mou et déformable, soit rigide et inextensible - selon sa température.

Le fil composite a également des propriétés auto-réparatrices. Si le fil, à l’état solide, est cassé, il peut s’auto-réparer simplement en faisant fondre l’âme métallique.

Pour la scientifique de l’EPFL Alice Tonazzini, ce matériau composite devrait être étudié davantage en vue d’applications avancées en robotique. Selon Tonazzini, «Nous aimerions transformer notre fil en un matériau robotique capable d’imiter les fonctionnalités complexes du tissu biologique.»

Ce travail de recherche est issu du laboratoire LIS de EPFL et membre du NCCR Robotics, un consortium recherche regroupant 20 laboratoires à travers 4 institutions suisses (EPFL, ETH Zurich, UZH et IDSIA).