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La nouvelle fibre ouvre la voie à la fabrication de textiles intelligents et d’implants médicaux inédits.

Alban Kakulya/EPFL

(sda-ats)

Des chercheurs suisses et allemands ont mis au point les premiers "nerfs" pour robots. Cette super-fibre élastique multimatériaux bardée d'électrodes a été intégrée sur un doigt robotique, lui donnant le sens du toucher.

Des chercheurs de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) et du Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa) à St-Gall, avec des confrères de l'Université technique de Berlin, sont à l'origine de cette découverte.

Ce "nerf" se présente sous la forme d’une minuscule fibre d’élastomère intégrant divers matériaux tels que des électrodes ou des polymères nano-composites. Cette fibre est capable de ressentir très précisément chaque pression et distorsion exercée sur elle, et peut se déformer de près de 500%, avant de retourner à sa taille initiale, indique l'EPFL dans un communiqué.

De plus, le procédé de fabrication, décrit dans la revue Advanced Materials, permet de produire plusieurs centaines de mètres de fibre en peu de temps. Il s'agit d'un fibrage à chaud, une méthode classique utilisée pour fabriquer les fibres optiques.

Viscosité élevée

Dans un premier temps, une version macroscopique de la fibre est assemblée, avec des matériaux qui sont organisés selon un motif tridimensionnel bien défini. Cette préforme est ensuite chauffée, puis étirée comme du plastique fondu, jusqu’à former des fibres de quelques centaines de microns de diamètre.

A l’intérieur, les motifs s’allongent le long de l’axe de la fibre, mais rétrécissent dans la direction transverse. Leur positionnement relatif ne change pas, et on obtient une fibre dotée d’une microarchitecture d’une grande complexité.

Jusqu’ici, seules des fibres rigides pouvaient être produites avec cette méthode, mais les scientifiques ont utilisé un type d’élastomères thermoplastiques présentant une viscosité élevée lors du chauffage. Une fois le fibrage terminé, ces fibres peuvent être étirées et déformées, et elles retournent toujours à leur état originel.

Doigt robotique

A l’intérieur, il a été possible d’introduire des matériaux rigides comme des polymères nano-composites, des métaux, des thermoplastiques, mais aussi des métaux liquides qui peuvent se déformer facilement.

"Nous pouvons par exemple placer trois canaux d’électrodes en haut de la fibre et un en bas. Selon la direction d’où vient la pression, différentes électrodes entreront en contact, envoyant un signal spécifique", explique Fabien Sorin, du Laboratoire des fibres et matériaux photoniques de l'EPFL, cité dans le communiqué.

Cela permet de connaître le type de déformation subi par la fibre, distinguer une compression d’un cisaillement, par exemple. Avec leurs confrères berlinois, les chercheurs suisses ont intégré leurs fibres sur des doigts robotiques, en tant que nerfs artificiels. A chaque "toucher", la fibre déformée envoie des indications sur l’interaction entre le robot et son environnement tactile.

Des fibres ont également été ajoutées à un vêtement-test à grosses mailles, dans l’idée de détecter les pressions et étirements. Les chercheurs envisagent de nombreuses autres applications, comme un clavier tactile directement dans les vêtements ou l'équipement de prothèses médicales. Des brevets ont été déposés.

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ATS