Vers une nouvelle ère de capteurs piézoélectriques flexibles pour les humains et les robots

ParisDes chercheurs japonais ont mis au point un capteur flexible innovant capable de suivre les mouvements aussi bien chez les humains que chez les robots. Leur principale avancée réside dans un nouveau matériau constitué de fibres fines de fluorure de polyvinylidène (PVDF) mélangées avec de la dopamine. Ce matériau novateur est plus performant, plus stable et moins coûteux que les options actuelles. Cette amélioration pourrait significativement révolutionner la médecine, les soins de santé et la robotique.

De nombreux capteurs actuels sont onéreux ou manquent de sensibilité. Cette nouvelle conception vise à remédier à ces problèmes en utilisant une méthode de fabrication appelée électrofilage. Cette méthode permet de produire un réseau solide et homogène de nanofibres de PVDF. Par la suite, des nanofibres de PVDF très fines sont ajoutées à ce réseau.

Ce qui rend ce nouveau capteur exceptionnel :

• Production économique
• Haute sensibilité
• Stabilité améliorée

Le matériau possède désormais une meilleure structure cristalline bêta, ce qui renforce l'effet piézoélectrique dans les matériaux PVDF, améliorant ainsi les performances des capteurs. Les chercheurs ont également ajouté de la dopamine lors de l'électrofilage, créant ainsi une structure protectrice en cœur-coquille.

Le professeur Ick Soo Kim de l'Université de Shinshu a découvert que les capteurs à membrane composite PVDF/dopamine fonctionnaient remarquablement bien. Ces capteurs pouvaient mesurer des forces allant de 1,5 à 40 N et étaient extrêmement sensibles aux petites forces, notamment entre 0 et 4 N. De plus, ils avaient une grande longévité lors de leur utilisation.

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Ces capteurs ont été testés comme dispositifs portables pour mesurer les mouvements humains. Ils pouvaient détecter des actions telles que :

• Le tapotement des doigts
• La flexion des genoux et des coudes
• Le piétinement des pieds
• La parole
• Les pulsations du poignet

La production de masse à faible coût et l'utilisation de matériaux écologiques pourraient transformer considérablement la technologie. Cela aurait des répercussions importantes tant sur la surveillance de la santé et les diagnostics que sur la robotique.

Les robots humanoïdes, tels que "Optimus" de Tesla, deviennent de plus en plus sophistiqués. Ils sont capables de reproduire les mouvements humains et de marcher comme des personnes. Actuellement, des capteurs de haute technologie suivent leurs mouvements, mais de nouveaux capteurs piézoélectriques à base de nanofibres pourraient prendre le relais. Ces nouveaux capteurs fonctionnent mieux et coûtent moins cher.

L'équipe de recherche vise à augmenter la production électrique du matériau pour rendre les capteurs plus pratiques. Cette amélioration pourrait permettre aux composants électroniques flexibles de fonctionner sans source d'alimentation supplémentaire. Ce progrès pourrait accélérer la transition vers une plus grande automatisation et une meilleure connectivité.

Ce nouveau modèle de capteur peut rendre la vie plus confortable et durable. Ces avancées dans la technologie des capteurs sont cruciales alors que nous utilisons de plus en plus de robots sophistiqués et d'appareils électroniques portables au quotidien.