Mardi 29 janvier 2013.- Des ingénieurs de la Pratt School of Engineering de Duke University (États-Unis) ont combiné les réseaux de carbone de l'épaisseur d'un atome avec des polymères (macromolécules formées par l'union de petites molécules ou monomères) pour créer Matériaux uniques avec une large gamme d'applications, y compris les muscles artificiels.
Ces réseaux, connus sous le nom de graphène, sont faits de carbone pur et ont l'apparence d'un tissu métallique, s'ils sont observés sous une loupe. Compte tenu de ses propriétés optiques, électriques et mécaniques uniques, le graphène est déjà utilisé dans l'électronique, le stockage d'énergie, les composites et la biomédecine.
Cependant, cet allotrope de carbone est très difficile à manipuler car il se plisse facilement, ce qui, selon les circonstances, peut être une caractéristique positive ou négative. Malheureusement, jusqu'à présent, les scientifiques n'avaient pas été en mesure de contrôler le froissement et l'étirement des grandes surfaces de graphène, pour profiter de toutes leurs propriétés, rapporte Trends 21.
L'ingénieur de l'Université Duke, Xuanhe Zhao, compare cet aspect du graphène à la différence entre le papier ordinaire et le papier humide dans les déclarations recueillies dans une déclaration de l'Université Duke: "Si un papier normal est froissé, vous pouvez revenir à aplatir très facilement, cependant, le graphène ressemble plus à un tissu humide, il est très mince et collant, et difficile à déployer une fois froissé, nous avons développé une méthode pour résoudre ce problème et ainsi contrôler les rides et étirage de vastes films de graphène. "
Ce que les ingénieurs ont fait a été d'attacher du graphène à un film de caoutchouc précédemment étiré plusieurs fois, à partir de sa taille d'origine.
Une fois cet étirement détendu, une partie du graphène a été séparée du caoutchouc, tandis qu'une autre partie est restée attachée au caoutchouc, formant un motif attaché et attaché de seulement quelques nanomètres.
Lorsque le caoutchouc s'est distendu, le graphène séparé s'est comprimé pour se froisser. Mais lorsque le film de caoutchouc a été à nouveau étiré, le graphène attaché a poussé le graphène froissé jusqu'à ce qu'il soit étiré. "De cette façon, le froissement et l'étirement d'une grande zone de graphène d'épaisseur atomique peuvent être contrôlés, simplement en étirant et en étalant un film de caoutchouc, même à la main", explique Zhao. Les résultats de leur étude ont été publiés dans la revue Nature Materials.
"Notre méthode ouvre la voie à une exploitation sans précédent des propriétés du graphène froissé et des fonctions du graphène", a expliqué Jianfeng Zang, premier auteur de l'article. "Par exemple, grâce à ce système, nous pouvons ajuster le graphène pour qu'il soit transparent ou opaque en le froissant et l'ajuster à nouveau en l'étirant", ajoute Zang.
D'autre part, les ingénieurs de Duke ont combiné du graphène avec différents films polymères pour développer un matériau qui peut agir comme un tissu musculaire artificiel, se contractant et se dilatant à la demande.
Ces mouvements pourraient être contrôlés à l'électricité. Lorsque cela était appliqué au muscle graphène, il se dilatait. Lorsque l'électricité était coupée, le muscle se détendait. En variant la tension, le degré de contraction ou de relaxation pourrait également être dirigé. "En fait, le froissement et l'étirement du graphène permettraient une grande déformation du muscle artificiel", explique Zang.
«Les nouveaux muscles artificiels seront utiles pour diverses technologies, de la robotique à l'administration de médicaments ou à la capture et au stockage d'énergie», explique Zhao.
"En particulier, ils promettent d'améliorer considérablement la qualité de vie de millions de personnes handicapées, qui peuvent avoir des appareils tels que des prothèses lumineuses. L'impact des nouveaux muscles artificiels pourrait être analogue à celui des matériaux piézoélectriques dans la société mondiale."
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Ces réseaux, connus sous le nom de graphène, sont faits de carbone pur et ont l'apparence d'un tissu métallique, s'ils sont observés sous une loupe. Compte tenu de ses propriétés optiques, électriques et mécaniques uniques, le graphène est déjà utilisé dans l'électronique, le stockage d'énergie, les composites et la biomédecine.
Cependant, cet allotrope de carbone est très difficile à manipuler car il se plisse facilement, ce qui, selon les circonstances, peut être une caractéristique positive ou négative. Malheureusement, jusqu'à présent, les scientifiques n'avaient pas été en mesure de contrôler le froissement et l'étirement des grandes surfaces de graphène, pour profiter de toutes leurs propriétés, rapporte Trends 21.
L'ingénieur de l'Université Duke, Xuanhe Zhao, compare cet aspect du graphène à la différence entre le papier ordinaire et le papier humide dans les déclarations recueillies dans une déclaration de l'Université Duke: "Si un papier normal est froissé, vous pouvez revenir à aplatir très facilement, cependant, le graphène ressemble plus à un tissu humide, il est très mince et collant, et difficile à déployer une fois froissé, nous avons développé une méthode pour résoudre ce problème et ainsi contrôler les rides et étirage de vastes films de graphène. "
Comment ça s'est fait
Ce que les ingénieurs ont fait a été d'attacher du graphène à un film de caoutchouc précédemment étiré plusieurs fois, à partir de sa taille d'origine.
Une fois cet étirement détendu, une partie du graphène a été séparée du caoutchouc, tandis qu'une autre partie est restée attachée au caoutchouc, formant un motif attaché et attaché de seulement quelques nanomètres.
Lorsque le caoutchouc s'est distendu, le graphène séparé s'est comprimé pour se froisser. Mais lorsque le film de caoutchouc a été à nouveau étiré, le graphène attaché a poussé le graphène froissé jusqu'à ce qu'il soit étiré. "De cette façon, le froissement et l'étirement d'une grande zone de graphène d'épaisseur atomique peuvent être contrôlés, simplement en étirant et en étalant un film de caoutchouc, même à la main", explique Zhao. Les résultats de leur étude ont été publiés dans la revue Nature Materials.
"Notre méthode ouvre la voie à une exploitation sans précédent des propriétés du graphène froissé et des fonctions du graphène", a expliqué Jianfeng Zang, premier auteur de l'article. "Par exemple, grâce à ce système, nous pouvons ajuster le graphène pour qu'il soit transparent ou opaque en le froissant et l'ajuster à nouveau en l'étirant", ajoute Zang.
Muscles contrôlés à l'électricité
D'autre part, les ingénieurs de Duke ont combiné du graphène avec différents films polymères pour développer un matériau qui peut agir comme un tissu musculaire artificiel, se contractant et se dilatant à la demande.
Ces mouvements pourraient être contrôlés à l'électricité. Lorsque cela était appliqué au muscle graphène, il se dilatait. Lorsque l'électricité était coupée, le muscle se détendait. En variant la tension, le degré de contraction ou de relaxation pourrait également être dirigé. "En fait, le froissement et l'étirement du graphène permettraient une grande déformation du muscle artificiel", explique Zang.
«Les nouveaux muscles artificiels seront utiles pour diverses technologies, de la robotique à l'administration de médicaments ou à la capture et au stockage d'énergie», explique Zhao.
"En particulier, ils promettent d'améliorer considérablement la qualité de vie de millions de personnes handicapées, qui peuvent avoir des appareils tels que des prothèses lumineuses. L'impact des nouveaux muscles artificiels pourrait être analogue à celui des matériaux piézoélectriques dans la société mondiale."
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