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Fibres Nanocomposites À Mémoire De Forme Pour Micromoteurs

Les moteurs rotatifs macroscopiques sont courants et généralement alimentés par de l’électricité, ou la combustion d’un carburant. Cependant, il est difficile de les intégrer dans des microdispositifs. Fabriquer des moteurs miniaturisés avec simplicité, robustesse et faible coût reste particulièrement difficile. Jusqu’à présent, les moteurs rotatifs les plus puissants ont été réalisés en utilisant des fibres torsadées qui se déforment par gonflement chimique, ou dilatation thermique. Nous avons étudié pour la première fois des fibres torsadées qui se déforment par un effet de mémoire de forme lié à changement d’état du matériau.

Nous avons trouvé que ce phénomène permet de réaliser des micro-moteurs plus puissants que ceux réalisés jusqu’alors avec des fibres torsadées. Pour atteindre une densité d’énergie encore plus élevée, nous avons réalisé des fibres de polymères renforcées par l’inclusion de nanoparticules. Nous avons préparé des fibres d’alcool polyvinylique (PVA) dopées avec des nanotubes de carbone (CNT) ou avec de l’oxyde de graphène (GO) en utilisant une méthode de filage en voie solvant. On observe que les CNT et le GO ont presque la même efficacité de renforcement sur les propriétés de traction. Cependant, les nanofeuillets de GO sont beaucoup plus efficaces pour l’amélioration des propriétés de torsion en raison de sa structure bidimensionnelle unique. Les fibres, de la taille d’un cheveu, réalisées avec du PVA et du GO présentent une densité d’énergie pouvant atteindre 2 800 J/kg. Il s’agit du premier rapport sur l’utilisation du graphène pour renforcer les propriétés de torsion des composites polymères, et de la plus grande densité d’énergie observée pour un moteur rotatif miniature.

Reference

Jinkai Yuan, Wilfrid Neri, Cécile Zakri, Pascal Merzeau, Karl Kratz, Andreas Lendlein, Philippe Poulin

"Shape Memory Nanocomposite Fibers for Untethered High-Energy Microengines"

Science- 12/Juillet 2019

L’information est parue sur le site de l’Institut de chimie : https://inc.cnrs.fr/fr/news-list

Elle sera annoncée sur Twitter via les comptes de l’INC @INC_CNRS et du CNRS @CNRS.

Contact chercheurs : (CRPP-UMR5031)

Jinkai Yuan

Tél : 05 56 84 56 27

Jinkai Yuan

Philippe Poulin

Tél :05 56 84 56 49

Philippe Poulin