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Des chercheurs de l’université de Houston font état d’une percée dans le domaine de la science et de l’ingénierie des matériaux avec la mise au point d’un actionneur électrochimique qui utilise des nanotubes semi-conducteurs organiques (OSNT) spécialisés.

Des actionneurs électrochimiques

Actuellement aux premiers stades du développement, l’actionneur deviendra un élément-clé de la recherche contribuant à l’avenir de la robotique, de la bioélectronique et de la science biomédicale.

« Les dispositifs électrochimiques qui transforment l’énergie électrique en énergie mécanique peuvent être utilisés dans de nombreuses applications, allant de la robotique douce, des micropompes aux microlentilles autofocus et à la bioélectronique », a déclaré Mohammad Reza Abidian, professeur associé en sciences biomédicales.

« Notre dispositif électrochimique à nanotube semi-conducteur organique présente des performances d’actionnement élevées avec un transport et une accumulation rapides des ions et une dynamique accordable dans des électrolytes liquides et gel-polymère. Ce dispositif présente d’excellentes performances, notamment une faible consommation d’énergie/déformation, une grande déformation, une réponse rapide et une excellente stabilité d’actionnement », a déclaré Abidian.

Une excellente stabilité

« Les faibles valeurs de consommation d’énergie/déformation de cet actionneur OSNT, même lorsqu’il fonctionne dans un électrolyte liquide, marquent une profonde amélioration par rapport aux actionneurs électrochimiques précédemment rapportés fonctionnant dans un liquide et dans l’air », a déclaré Abidian. « Nous avons évalué la stabilité à long terme. Cet actionneur à nanotubes semi-conducteurs organiques a présenté une stabilité à long terme supérieure à celle des actionneurs à base de polymères conjugués précédemment rapportés et fonctionnant dans un électrolyte liquide. »

Les semi-conducteurs organiques utilisés, appelés polymères conjugués, ont été découverts dans les années 1970 par trois scientifiques – Alan J. Heeger, Alan MacDiarmid et Hideki Shirakawa – qui ont reçu un prix Nobel en 2000 pour la découverte et le développement des polymères conjugués.

Pour qu’un nouveau type d’actionneur surpasse le statu quo, le produit final doit prouver non seulement qu’il est très efficace (dans ce cas, dans un électrolyte de polymères liquides et en gel), mais aussi qu’il peut durer.

Une sonde neuronale mobile pour démontrer leurs applications

« Pour démontrer les applications potentielles, nous avons conçu et développé une sonde neuronale mobile à l’échelle du micron, basée sur des microactionneurs OSNT. Cette microsonde peut potentiellement être implantée dans le cerveau, où les enregistrements des signaux neuronaux qui sont affectés de manière négative, soit par des tissus endommagés, soit par le déplacement de neurones, peuvent être améliorés en ajustant la position des microactionneurs mobiles », a déclaré M. Abidian.

La prochaine étape est l’expérimentation chez l’animale, qui sera bientôt entreprise à l’université de Columbia. Les premiers résultats sont attendus pour la fin de l’année 2021, et des tests à plus long terme suivront.

« Compte tenu des résultats obtenus jusqu’à présent, nous pensons que ces nouveaux dispositifs électrochimiques à base d’OSNT contribueront à faire progresser la prochaine génération de la robotique douce, des muscles artificiels, de bioélectronique et de dispositifs biomédicaux », a déclaré M. Abidian.

Cette recherche a été publiée dans Advanced Functional Materials.

Source : University of Houston
Crédit photo : Unsplash

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