La peau artificielle transpire sur commande

Suite à la percée de leur première peau artificielle transpirante il y a deux ans, l’équipe multidisciplinaire de Danqing Liu n’est pas restée inactive. Leur objectif : une peau artificielle qui transpire le plus naturellement possible. Ils y sont parvenus, comme on peut le lire dans leur article en Angewandte Chemie. Là, ils expliquent comment ils ont réussi à être la première équipe au monde à pouvoir contrôler avec précision où, quand et combien une peau artificielle transpire et aussi où le liquide s’accumule.

Robots transpirants

Lors de la percée précédente de l’équipe, il est devenu évident qu’une peau artificielle capable de transpirer sur commande pourrait avoir de nombreuses applications pratiques. À l’époque, la peau artificielle pouvait sécréter le fluide uniformément et uniformément partout. Une peau artificielle qui transpire uniformément peut aider à refroidir la surface des robots. Dans les applications sociales, cela pourrait aider à rendre le robot aussi humain que possible, ce qui inclut la transpiration. Ou envisagez des bandages spéciaux qui peuvent délivrer des médicaments contrôlés sur la peau humaine ou sur la surface d’une plaie telle qu’une brûlure.

Ces applications ne deviendront que plus tangibles car cette nouvelle invention leur permet de contrôler où la peau artificielle excrète le fluide à quelques micromètres près. Non seulement cela, mais les chercheurs contrôlent désormais la quantité et la durée du liquide libéré par la peau artificielle, ainsi que l’endroit où le liquide s’accumule et le moment où il est temps de le réabsorber.

La libération de liquide est stimulée par la lumière UV. En appliquant ensuite une tension au réseau électrique sous-jacent, le fluide s’accumule aux endroits souhaités. Grâce à une conception intelligente de la grille, celle-ci peut être complètement contrôlée et crée un motif de transpiration très naturel. Pensez à vous : lors d’une journée chaude, la sueur s’accumule également à des endroits spécifiques de votre visage. Cette peau artificielle nous rapproche un peu plus de l’imitation du comportement naturel de la peau.

Équipe multidisciplinaire

Danqing Liu, professeur adjoint au département de génie chimique et de chimie et affilié à l’institut ICMS, et le dynamisme et l’enthousiasme du postdoc YuanYuan Zhan sont contagieux pour tous ceux qui lui parlent. Dans le laboratoire spécial de Liu, elle a réuni une équipe multidisciplinaire unique autour d’elle. Le laboratoire dispose également d’équipements pour faire de la recherche électrotechnique, chimique et physique en conjonction avec le design industriel, ce qui est assez exceptionnel au sein de l’université. Ensemble, ils mènent des recherches sur plusieurs matériaux prometteurs à base de cristaux liquides, plus connus pour les écrans LCD.

« C’est tellement cool de voir ce que notre équipe peut accomplir avec ces matériaux basés sur des stimuli extérieurs ! » Liu explique avec enthousiasme. « J’ai une formation technique très large, je peux donc réfléchir avec chaque membre de l’équipe. Pourtant, les spécialités de chacun ont été essentielles pour obtenir les résultats que nous démontrons maintenant. »

Combinaison unique de propriétés

Ce qui rend cette nouvelle itération de peau artificielle par l’équipe de Liu si unique, c’est le contrôle étendu qu’ils ont sur le comportement de la peau : sécréter, disperser ou collecter et réabsorber le liquide, un processus qu’ils contrôlent via la lumière UV libre et l’électricité. Sans surprise, leurs travaux suscitent l’engouement pour la science des matériaux.

« Ma motivation est de développer des matériaux utiles. J’aime donc démarrer un projet avec un objectif clair en tête. Dans ce cas, nous recherchons un nouveau matériau pour une application médicale utile », explique Liu. « Et cela prend du temps. Cela peut sembler aller vite, mais de la première idée inspirée à où nous en sommes maintenant avec cette percée, il nous a fallu plus de dix ans. Et nous n’avons pas encore fini.

« Nous sommes partis avec l’idée de voir ce que nous pouvions faire avec les cristaux liquides dans la robotique douce en 3D. L’attention s’est ensuite déplacée vers une peau de robot 2D. Nous voulions compléter la robotique traditionnelle plutôt que la concurrencer. Avec la peau, nous avons trouvé que nous pouvions contrôler la topologie (montagnes et vallées à l’échelle du micromètre).

« Nous pourrions l’utiliser comme revêtement pour éliminer le sable des panneaux solaires du Mars Rover, par exemple. Une autre application que nous avons élaborée consiste à alterner entre des sections collantes et non collantes du revêtement. En choisissant le matériau qui se trouve sur le dessus des montagnes et qui se trouve dans les vallées, nous pourrions nous assurer que quelque chose est collant ou non. Cela pourrait être une meilleure méthode qu’une ventouse, en particulier pour les pièces fragiles ou délicates comme le verre fin.

Et cela nous amène aux recherches actuelles de l’équipe de Liu. Ensemble, ils travaillent sur ce rêve : ne pas simplement imiter la nature mais l’aider à évoluer en ajoutant à ce qui est déjà possible. Et il semble juste de conclure qu’ils réussissent à le faire avec leurs matériaux à cristaux liquides uniques.