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Pensez à votre t-shirt préféré, celui que vous avez porté une centaine de fois, et à tous les abus que vous lui avez fait subir. Vous l’avez lavé si souvent, que vous ne pouvez pas vous en souvenir, vous l’avez étiré, émietté, peut-être même brûlé en vous penchant sur le poêle une fois.

Un capteur de contraintes ultra-sensible

Maintenant, des chercheurs de la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences de Harvard et du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, ont mis au point un capteur de contraintes ultra-sensible et très résistant qui peut être intégré dans des textiles et des systèmes robotiques souples.
« Un Slinky est un cylindre solide de métal rigide, mais si vous le modelez en forme de spirale, il devient extensible », a déclaré Araromi. « C’est essentiellement ce que nous avons fait ici. Nous avons commencé avec un matériau rigide en vrac, en l’occurrence de la fibre de carbone, et nous l’avons modelé de telle sorte que ce matériau devienne extensible ».
La conductivité électrique globale de ce capteur change lorsque les bords de la fibre de carbone à motifs se détachent l’un de l’autre, comme les spirales individuelles d’un slinky se détachent l’une de l’autre lorsque vous tirez sur les deux extrémités. Ce processus se produit même avec de petites quantités de tension, ce qui est la clé de la grande sensibilité du capteur.
Contrairement aux capteurs extensibles actuels très sensibles, qui reposent sur des matériaux exotiques tels que les nanofils de silicium ou d’or, ce capteur ne nécessite pas de techniques de fabrication spéciales, ni même de salle blanche. Il peut être fabriqué à partir de n’importe quel matériau conducteur.

Il est très résistant

Les chercheurs ont testé la résilience de ce capteur en le poignardant avec un scalpel, en le frappant avec un marteau, en le renversant avec une voiture et en le jetant dix fois dans une machine à laver. Le capteur est ressorti indemne de chaque test.
Pour démontrer sa sensibilité, les chercheurs ont intégré ce capteur dans un manchon de bras en tissu et ont demandé à un participant de faire différents gestes avec sa main, notamment un poing, la paume ouverte et un mouvement de pincement. Les capteurs ont détecté les petites variations du muscle de l’avant-bras du sujet à travers le tissu et un algorithme d’apprentissage automatique a permis de classer ces gestes avec succès.
« Ces caractéristiques de résilience et de robustesse mécanique placent ce capteur dans un tout nouveau camp », a déclaré M. Araromi. Un tel manchon pourrait être utilisé dans tous les domaines, des simulations de réalité virtuelle aux vêtements de sport, en passant par le diagnostic clinique de maladies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson.
« La combinaison d’une grande sensibilité et d’une grande résilience sont des avantages évidents de ce type de capteur », a déclaré le professeur Robert Wood, auteur principal de cette étude. « Mais un autre aspect qui différencie cette technologie est le faible coût des matériaux et des méthodes d’assemblage. On peut espérer que cela réduira les obstacles à la diffusion de cette technologie dans les textiles intelligents et au-delà ».

Pour des mesures biomécaniques et physiologiques

« Nous étudions actuellement comment ce capteur peut être intégré dans les vêtements en raison de l’interface intime qu’il offre avec le corps humain », déclare Conor Walsh, coauteur de cette étude. « Cela permettra de nouvelles applications passionnantes en étant capable d’effectuer des mesures biomécaniques et physiologiques tout au long de la journée d’une personne, ce qui n’est pas possible avec les approches actuelles ».
L’Office of Technology Development de Harvard a déposé une demande de protection de la propriété intellectuelle associée à ce projet.
Vous pouvez voir l’équipe montrer ce capteur dans la vidéo ci-dessous.

Cette recherche a été publiée dans Nature.
Source : Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences
Crédit photo : Pexels