Des muscles artificiels développés pour soulever des objets 4 400 fois plus lourds que leur propre poids

(Dan Tri) - Des scientifiques ont créé un nouveau type de muscle artificiel à la fois flexible et suffisamment fort pour soulever des objets lourds, ouvrant une nouvelle ère pour les robots souples et les dispositifs portables.

Nouvelles recherches : Les robots humanoïdes peuvent soulever des objets 4 000 fois plus lourds que leur propre poids (Illustration : livescience).

Pour la première fois, des scientifiques sont parvenus à résoudre le problème complexe de l'équilibre entre flexibilité et force dans la conception des muscles artificiels. Ces résultats de recherche novateurs ont été publiés dans la revue Advanced Functional Materials le 7 septembre.

Le professeur Hoon Eui Jeong, expert en génie mécanique à l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan (UNIST) et auteur principal de l'étude, a souligné : « Cette recherche a permis de surmonter la limitation fondamentale des muscles artificiels conventionnels, qui ne peuvent être que très extensibles mais faibles, ou forts mais rigides. Notre matériau composite peut combiner les deux, ouvrant la voie à des robots souples plus flexibles, à des dispositifs portables et à des interfaces homme-machine intuitives. »

Les muscles artificiels sont souvent limités par leur flexibilité ou leur rigidité. Ils doivent être extensibles tout en fournissant une puissance suffisante, sous peine de voir leur densité d'activité réduite. En revanche, les muscles artificiels souples sont prisés pour leur polyvalence, grâce à leur légèreté, leur adaptabilité mécanique et leur capacité à transmettre des mouvements multidirectionnels.

La densité de travail, ou la quantité d'énergie par unité de volume qu'un muscle peut fournir, représente un défi majeur pour les muscles artificiels. L'obtention de valeurs élevées, associées à une forte contractilité, est un objectif que les scientifiques s'efforcent constamment d'atteindre.

Ce nouveau muscle artificiel est décrit comme un « actionneur composite magnétique haute performance », une combinaison chimique complexe de polymères liés entre eux pour imiter les forces de contraction et de relâchement musculaires. L'un de ces polymères, dont la rigidité est modulable, est intégré dans une matrice contenant des microparticules magnétiques à sa surface, dont les propriétés sont également contrôlables. Ceci permet d'actionner et de contrôler le muscle, et ainsi de produire un mouvement.

La nouvelle conception intègre deux mécanismes de réticulation distincts : un réseau chimique covalent (deux atomes ou plus partagent des électrons pour atteindre une configuration plus stable) et un réseau d’interactions physiques réversibles. Ces deux mécanismes confèrent au muscle la force nécessaire pour un effort soutenu.

L'équilibre entre rigidité et élasticité est efficacement assuré par l'architecture à double réticulation. Le réseau physique est renforcé par l'incorporation de microparticules (NdFeB) en surface, lesquelles peuvent être fonctionnalisées par un liquide incolore (octadécyltrichlorosilane). Ces particules sont dispersées dans la matrice polymère.

Le muscle synthétique se rigidifie sous de fortes charges et s'assouplit lors de la contraction. À l'état rigide, ce muscle artificiel, qui ne pèse que 1,13 gramme, peut supporter un poids allant jusqu'à 5 kilogrammes, soit environ 4 400 fois son propre poids.

Les chercheurs indiquent que les muscles humains se contractent à environ 40 % de leur tension maximale, tandis que le muscle synthétique a atteint 86,4 % de cette tension, soit deux fois plus que le muscle humain. Ceci a permis une densité de travail de 1 150 kilojoules par mètre cube, soit 30 fois supérieure à celle des tissus humains.

L'équipe a effectué des tests de traction uniaxiale pour mesurer la résistance du muscle artificiel, en appliquant une force de traction à un objet jusqu'à sa rupture afin de déterminer la résistance à la traction maximale.

Les experts affirment que cette avancée ouvre des perspectives dans de nombreux domaines, allant de la robotique souple à la réadaptation médicale, en passant par les dispositifs portables intelligents et les interfaces homme-machine.

Grâce à leur capacité à être à la fois flexibles et puissantes, les nouvelles générations de muscles artificiels peuvent aider les robots à se déplacer avec plus de grâce, tout en soutenant avec précision les mouvements humains dans des applications biomédicales et industrielles sophistiquées.

Source : https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-trien-co-nhan-tao-nang-vat-nang-gap-4400-lan-trong-luong-20251104053327548.htm