Façonnage et locomotion des robots souples utilisant des actionneurs à filament en composites d'élastomère à cristaux liquides et de nanotubes de carbone

Les robots souples, avec leur locomotion agile et leur capacité de réponse à l'environnement, ont suscité un grand intérêt ces dernières années. Les élastomères à cristaux liquides (LCEs), connus pour leur déformation réversible et anisotrope, sont des candidats prometteurs en tant qu'actionneurs intelligents intégrés dans les robots souples. Jusqu'à présent, la plupart des études sur les LCEs se sont concentrées sur l'obtention d'une déformation complexe dans des films minces sur des zones de l'échelle du centimètre avec des densités d'énergie spécifique relativement faibles. Ici, grâce à un procédé d'extrusion, des filaments composites de LCE de longueur au mètre, réactifs à la fois à la lumière infrarouge et aux champs électriques, sont fabriqués. Dans les filaments composites, une petite quantité de nanocristaux de cellulose (CNCs) est incorporée pour faciliter l'alignement des molécules de cristaux liquides le long de l'axe long du filament. Jusqu'à 2 % en poids de nanotubes de carbone (CNTs) sont introduits dans une matrice de LCE sans agrégation, ce qui améliore considérablement la propriété mécanique des filaments et leur vitesse d'actionnement, où le module de Young le long de l'axe long atteint 40 MPa, le temps de réponse électrothermique est inférieur à 10 s. La capacité de travail maximale est de 38 J kg −1 avec un chargement de 2 % en poids de CNT. Enfin, la transformation de forme et la locomotion dans plusieurs systèmes de robotique souple réalisés par les actionneurs en filaments composites LCE/CNT à double réponse sont démontrées.