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Les chercheurs impriment en 3D des objets intelligents sans cervelle avec la `` logique incorporée ''

Les chercheurs impriment en 3D des objets intelligents sans cervelle avec la `` logique incorporée ''

Dans ce qui peut sembler plus magique que l'ingénierie, des chercheurs de la School of Engineering and Applied Science de l'Université de Pennsylvanie ont produit des objets sans cerveau ni système nerveux capables de prendre des décisions sophistiquées, une caractéristique qu'ils appellent «logique incarnée». Mieux encore, les objets sont imprimés en 3D!

Inspiré du flytrap Venus

Les ingénieurs se sont inspirés de la capacité du piège à mouches Vénus sans cervelle à s'attaquer à des proies potentielles ou à rejeter ce qu'il ne peut pas manger.

Puis, en jouant avec «des matériaux réactifs aux stimuli et des principes géométriques», l'équipe de chercheurs a conçu des structures capables de décider des réponses appropriées aux signaux environnementaux en utilisant «la composition physique et chimique seule».

Pour y parvenir, les ingénieurs ont utilisé des structures bistables car elles peuvent contenir indéfiniment l'une des deux configurations.

«La bistabilité est déterminée par la géométrie, tandis que la réactivité provient des propriétés chimiques du matériau», a déclaré Jordan Raney, professeur adjoint au département de génie mécanique et de mécanique appliquée de Penn Engineering.

"Notre approche utilise l'impression 3D multi-matériaux pour relier ces domaines séparés afin que nous puissions exploiter la réactivité des matériaux pour modifier les paramètres géométriques de nos structures de la bonne manière."

Cela signifie que les objets imprimés en 3D de l'équipe peuvent prendre plusieurs configurations en réponse au phénomène environnemental prédéterminé.

Sans cerveau, sans système nerveux, sans moteur ou sans batterie, les objets réagissent aux changements de stimuli environnementaux tels que l'humidité.

Jouant avec plusieurs facteurs

"Ce comportement bistable dépend presque entièrement de l'angle des poutres et du rapport entre leur largeur et leur longueur", a expliqué Raney.

«La compression du réseau stocke l'énergie élastique dans le matériau. Si nous pouvions utiliser l'environnement de manière contrôlable pour modifier la géométrie des poutres, la structure cesserait d'être bistable et libérerait nécessairement son énergie de déformation stockée. Vous auriez un actionneur qui ne le ferait pas. t besoin d'électronique pour déterminer si et quand l'actionnement doit avoir lieu. "

L'équipe a également joué avec le «rapport longueur / largeur de départ des poutres». C'est là que la technique d'impression 3D était essentielle car elle permettait l'incorporation de différents matériaux dans la même impression, donnant aux objets résultants plusieurs réponses de changement de forme, y compris des réponses séquentielles.

"Par exemple", a déclaré Yijie Jiang, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Raney, "nous avons démontré une logique séquentielle en concevant une boîte qui, après exposition à un solvant approprié, peut s'ouvrir et se fermer de manière autonome après un temps prédéfini. Nous avons également conçu un un piège à mouches Vénus artificiel qui ne peut se fermer que si une charge mécanique est appliquée dans un intervalle de temps déterminé et une boîte qui ne s'ouvre que si de l'huile et de l'eau sont présentes. "

Le travail a des applications potentielles en microfluidique ou même dans la fourniture de capteurs dans des environnements difficiles isolés, peut-être même sur d'autres planètes.

Parce que les matériaux ne nécessitent pas de piles ou de soutien ou d'intervention humaine, ces capteurs peuvent rester inactifs pendant des années et être activés uniquement par les bons signaux environnementaux.

Nous ne serions pas surpris si une collaboration avec la NASA était bientôt réalisée. En attendant, l'étude en libre accès présentant les travaux est publiée dans la revueCommunications de la nature.


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