Un papillon de nuit robotisé imprimé en 3D fait croître ses capteurs UV grâce à son propre sang artificiel

Synthèse chimique à l'intérieur de canaux microfluidiques

Les robots fonctionnent généralement avec une configuration matérielle fixe, définie lors de l'assemblage. Pour surmonter cette contrainte, des chercheurs de l'université de Tartu et de l'Institut italien de technologie (IIT) ont conçu un dispositif à l'échelle d'un insecte capable de synthèse de matériaux in situ, comme le rapporte New Atlas. Le corps inspiré du papillon de nuit est produit par impression 3D dans un plastique transparent intégrant des canaux fluidiques miniatures.

Une micropompe fait circuler environ 3 ml (0,1 once liquide) de liquide porteur dans le réseau vasculaire imprimé. Le fluide en circulation transporte du pyrrole, un monomère qui diffuse sur environ un centième de millimètre dans les parois polymères adjacentes. Exposé aux ultraviolets en présence d'un additif photo-activateur, le pyrrole se polymérise pour former du polypyrrole, un plastique conducteur électrique qui apparaît comme une tache sombre à la surface de l'aile.

« Faire croître le récepteur sur place signifie que l'environnement lui-même peut structurer le robot, en fonction de ce qui se passe réellement à ce moment-là. »

— Kadri-Ann Pankratov, doctorante à l'université de Tartu

Mécanismes de détection et réponse physique

La détection électrique repose sur des conducteurs préinstallés plutôt que sur des circuits fabriqués. De fins fils d'or intégrés à la structure lors de l'impression se connectent directement au site conducteur nouvellement formé, comme le détaille l'étude de l'équipe publiée dans Advanced Science et relayée par New Atlas.

Lorsque les rayons ultraviolets frappent la tache de polypyrrole, sa résistance électrique chute momentanément. Un microprocesseur embarqué enregistre cette baisse de résistance et déclenche une réaction : une LED intégrée clignote ou un fil en nitinol, un alliage à mémoire de forme, se contracte pour battre des ailes. Les tests ont confirmé que le capteur nouvellement formé conservait une conductivité fonctionnelle après quatre mois de stockage. Comme le monomère résiduel continue de réagir lors des expositions suivantes, la sensibilité du capteur a augmenté avec le temps, mais chaque cycle de signal demande environ cinq minutes pour revenir à sa valeur de référence.

Limites actuelles et pistes d'ingénierie

Le papillon expérimental reste un prototype de laboratoire et ne peut pas voler sans être relié. L'actionnement des ailes repose actuellement sur une alimentation externe pour chauffer le fil de nitinol, bien que les chercheurs aient mené des essais préliminaires utilisant des réactifs chimiques présents dans le fluide pour alimenter la puce embarquée.

Les limites opérationnelles restent définies par la physique et par le contrôle de l'utilisateur. Dans les tests actuels, un pochoir physique placé par les chercheurs détermine l'endroit où la lumière atteint l'aile, et la réaction de polymérisation ne peut pas être inversée. Toutefois, la première autrice, Kadri-Ann Pankratov, indique que le réseau fluidique peut être vidangé, rincé et rempli avec d'autres chimies. Ces travaux s'appuient sur des recherches antérieures sur les matériaux, comme FiloBot de l'IIT et les systèmes autonomes de l'université Cornell, et ouvrent la voie à de futurs systèmes où les canaux vasculaires serviraient à la fois à l'acheminement des matériaux et au stockage d'énergie, comme le documente New Atlas.

À lire aussi sur The Patent : Dr. Kun Dániel construit un robot crocheteur guidé par l'IA