En bref: Des scientifiques ont conçu un textile portable qui peut passer de souple à rigide en un instant et pourrait bientôt être utilisé dans des appareils orthopédiques, des membres robotisés et bien plus encore. Ce matériau à forme changeante, appelé RoboFabric, a été conçu par une équipe de l’Université technologique de Nanyang à Singapour. S’inspirant des écailles imbriquées des pangolins et des tatous, les chercheurs ont conçu un réseau de tuiles imprimées en 3D reliées par des fibres métalliques passant par de minuscules canaux entre elles.
Lorsque les fibres sont lâches, les tuiles peuvent bouger librement comme les maillons d’une chaîne. Mais lorsqu’elles se contractent, les tuiles se bloquent les unes dans les autres pour former une structure robuste qui est 350 fois plus rigide.
L’équipe a découvert que cette technologie pouvait réduire jusqu’à 40 % la puissance musculaire nécessaire pour soulever un poids. Cela pourrait s’avérer particulièrement utile pour les personnes souffrant de troubles du mouvement comme la maladie de Parkinson, en aidant à stabiliser la trajectoire du mouvement afin de réduire les tremblements. Imaginez une attelle de coude ou de poignet qui soutient vos articulations à la demande lorsque vous déplacez des objets lourds. Les chercheurs notent également qu’elle peut être adaptée pour des « applications au genou » afin d’améliorer les schémas de marche et de prévenir les chutes.
« Nous envisageons qu’à l’avenir, les patients qui ont besoin d’un plâtre pour des fractures puissent choisir un support de membre flexible, semblable à du tissu, avant de se raidir », explique Yifan Wang, scientifique en chef. « Contrairement aux plâtres rigides et inamovibles classiques, ils seraient également faciles à mettre ou à retirer par simple pression sur un bouton. Dans le cadre d’une utilisation quotidienne, les supports articulaires peuvent également aider les personnes âgées dans leurs tâches quotidiennes, contribuant à réduire la force musculaire nécessaire pour des charges plus lourdes. »
La fabrication de ces appareils orthopédiques à forme variable commence par un scan 3D du bras ou de la jambe du porteur. Un logiciel dissèque le modèle 3D en dizaines de tuiles géométriques qui peuvent être imprimées en 3D en une heure environ. Des câbles métalliques sont ensuite enfilés à la main dans les canaux entre les tuiles, bien que l’équipe envisage d’automatiser le processus. Ces câbles sont connectés à un appareil électronique pour les serrer ou les desserrer selon les besoins.
Les applications médicales ne sont qu’un début. Dans le rapport de recherche, le groupe de Wang a montré que lorsque le RoboFabric est scellé dans une peau élastique, il peut passer d’un état flexible à un état rigide en appliquant ou en supprimant une pression sous vide. Ils l’ont transformé en un petit « robot mou » ressemblant à un ver qui peut ramper, nager et même former une carapace protectrice à la demande.
« Ces capacités sont importantes pour les robots d’exploration et de sauvetage qui doivent se déplacer sur des terrains complexes et fournir une protection à la demande », ont noté les chercheurs.
La démonstration la plus intéressante a peut-être consisté à équiper un drone de quatre robots fabriqués à partir du même tissu, qui font office de pinces. Lorsqu’elles sont souples, les pinces se replient dans le corps du drone. Lorsqu’elles sont rigides, elles fonctionnent comme des griffes de préhension qui peuvent saisir des objets ou amortir les atterrissages difficiles. C’est une manière ingénieuse de rendre les drones plus polyvalents sans sacrifier l’aérodynamisme.
Une fois ces prototypes terminés, l’équipe de la NTU recherche désormais des partenaires constructeurs industriels pour mettre son tissu miracle à l’épreuve.