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Les polymères autocicatrisants promettent des robots plus résilients

La collaboration entre des robots et des êtres humains devient de plus en plus fréquente dans toute une série de domaines. Bruxelles n’échappe pas à la règle.

Pour rendre cette collaboration aussi sûre que possible pour les travailleurs , des robots « mous » sont utilisés. Ils sont fabriqués au départ de matériaux flexibles et souples. Mais ceux-ci rendent ces robots plus vulnérables face à des objets pointus ou coupants, ou encore face à des pressions excessives.

Les réparations que ces dégâts entraînent pour remettre les robots en état ont bien sûr un coût. Afin de les minimiser, les chercheurs bruxellois (VUB), travaillent en collaboration avec leurs collègues de l’Université de Cambridge, de l’École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la ville de Paris (ESPCI-Paris), et des Laboratoires fédéraux suisses pour la science et la technologie des matériaux (Empa) à la mise au point de polymères capables de s’autoréparer. Ce projet, soutenu par l’Union européenne, est doté d’un budget de 3 millions d’euros.

Dans le cadre de son doctorat à la VUB, Seppe Terryn développe une solution à ce problème sous la supervision des Pr Guy Van Assche et Dirk Lefeber. Il n’hésite pas à comparer ces polymères autocicatrisants pour robots avec notre peau.

« Lorsque nous nous blessons avec un couteau, toutes sortes de processus se déclenchent dans notre organisme. Le sang coagule, le système immunitaire nous protège contre les infections et de nouvelles cellules cutanées se développent pour refermer la plaie. Les matériaux autocicatrisants pour robots en font de même. Lorsqu’ils sont endommagés, ils se rétablissent sous l’influence de la lumière ou de la chaleur, jusqu’à ce qu’ils reprennent leur état initial. Ils sont déjà utilisés dans les revêtements de certaines voitures (de luxe) qui éliminent automatiquement les griffes. Ils offrent également une solution intéressante pour les robots mous ».

Terryn a mis au point un matériau composé de polymères caoutchouteux ayant une capacité de rétablissement sous l’influence de la chaleur.

« A l’échelle microscopique, le polymère peut être comparé à une toile d’araignée en 3D », explique le chercheur. « Quand le robot se coupe, la toile se casse. Nous pouvons la réparer en chauffant le polymère à 80 degrés. À cette température, les nœuds de la toile d’araignée se relâchent et augmentent la mobilité du polymère, ce qui provoque le comblement de la coupure. Lorsque la matière se refroidit, la toile d’araignée se reforme et la “blessure” disparaît. Cela prend une quarantaine de minutes. Grâce à ce procédé, un problème de ce genre sur un robot n’est plus une catastrophe qui nécessite des réparations compliquées. »

Le chercheur a testé sa matière autocicatrisante sur trois parties vulnérables de robots mous : une pince, une main robotique et un muscle artificiel. Ces pièces résilientes et pressurisées ont été soumises à des dommages divers. Les dégâts ont pu être entièrement réparés, sans entraîner de faiblesse dans la machine. Les robots ont ensuite pu reprendre pleinement leurs tâches.

Le but ultime de cette collaboration internationale est de construire un robot qui peut détecter lui-même les problèmes via des capteurs ou des logiciels, puis se réparer lui-même.

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