Des chercheurs russes créent des matériaux intelligents pour la médecine et la robotique

© Sputnik . Evgeny Biyatov / Aller dans la banque de photosNational Research Nuclear University "MIFI"
National Research Nuclear University MIFI - Sputnik France
Les spécialistes de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI ont creés les nouveaux matériaux nanofluides intelligents.

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Ces nouveaux matériaux permettront de transformer la production de différents capteurs, détecteurs, amortisseurs, soupapes et systèmes tactiles largement sollicités dans le secteur automobile, spatial, industriel et robotique, ainsi qu'en médecine et pour la fabrication des systèmes de protection individuelle.

Les matériaux nanofluides intelligents sont des matériaux hybrides composés d'un milieu nanoporeux désordonné et d'un liquide non mouillant (ou d'un gel). A l'heure actuelle, les "capacités intelligentes" de ces produits font l'objet de recherches actives dans différents laboratoires à travers le monde pour élaborer sur leur base des capteurs, des actionneurs, des éléments de transformation d'énergie mécanique en énergie électrique, etc.

Les processus actionnés dans le milieu poreux interagissant avec un liquide ou un gaz sont largement utilisés dans de nombreuses technologies clés de notre époque comme la technologie catalytique d'obtention de carburant, la séparation des gaz et la purification des liquides.

Toutes ces perspectives d'application pratique des matériaux intelligents s'appuient sur les propriétés récemment établies du système nommé "milieu nanoporeux-liquide non mouillant".

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Le personnel de la chaire de physique moléculaire à l'Institut des nanotechnologies dans l'électronique, la spintronique et la photonique auprès de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI a découvert qu'en augmentant rapidement la pression extérieure provoquant le remplissage des pores par le liquide, la pression dans le système cessait de croître pour devenir permanente. Par ailleurs, les chercheurs ont observé qu'un changement mineur de pression entraînait un important changement de volume.

Conformément à la définition adoptée, ce système peut être considéré comme un matériau intelligent capable de changer rapidement ses caractéristiques et de réguler lui-même son niveau de réaction aux nouvelles conditions.

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Les chercheurs ont également établi d'autres propriétés inhabituelles des systèmes "liquide non mouillant-milieu nanoporeux" permettant de les utiliser dans différents dispositifs pour absorber une explosion, un choc ou des vibrations. Les spécialistes ont montré qu'un tel système garantissait une haute capacité énergétique aux appareils qui en étaient dotés.

Selon le chef de la chaire Vladimir Borman, un dispositif intégrant un tel système permet d'absorber l'effet de choc et de réduire significativement l'ampleur de la force qui agit sur l'objet protégé. En augmentant l'énergie du choc, la réaction du système se réduit à l'augmentation de la durée de remplissage des pores avec une pression permanente et, par conséquent, à la durée d'absorption du choc. Sachant que le remplissage des pores par un liquide visqueux se produit en quelques millièmes de seconde.

Une telle vitesse de remplissage et largement supérieure aux estimations conformes aux notions traditionnelles en hydrodynamique. Il s'avère ainsi que la vitesse de remplissage ne dépend pas de la viscosité du liquide.

"Une autre particularité inhabituelle et importante de la réaction du système est une absence quasi-totale d'émission thermique lors de l'absorption du choc. Cela le distingue des autres et facilite l'élaboration de dispositifs à usage multiple", a déclaré le scientifique à RIA Novosti.

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Un autre phénomène unique pour ces systèmes découvert par le MEPhI est le passage du liquide non mouillant dispersé dans un milieu poreux à l'"état mouillant" et sa relaxation anormalement lente pour un tel état, ainsi qu'une haute sensibilité d'un tel passage aux températures.

Les chercheurs sont convaincus que les propriétés dynamiques établies du système "liquide non mouillant-milieu nanoporeux désordonné" permettront d'utiliser ces systèmes dans la conception de capteurs passifs pour la robotique; de dispositifs d'émission autorégulée de solutions médicamenteuses; de dispositifs d'amortissement de choc sous la forme de gants en matériau nanofluide intelligent assurant l'adhésion d'un ballon sans rebond; ou encore de systèmes de protection individuelle en cas d'explosion.

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