Les matériaux en tant que machines

Les machines sont des systèmes qui exploitent l'énergie d'entrée pour étendre ou avancer la fonction. Fondamentalement, les machines reposent sur l'intégration de matériaux avec des mécanismes pour accomplir des tâches telles que générer du mouvement ou soulever un objet. Un paradigme de recherche émergent est la conception, la synthèse et l'intégration de matériaux réactifs au sein ou en tant que machines. Ici, un focus particulier est mis sur l'intégration de matériaux réactifs pour permettre des fonctions robotiques (machines) telles que la préhension, le levage ou la motilité (marcher, ramper, nager et voler). Les considérations fonctionnelles clés des matériaux réactifs dans les mises en œuvre de machines sont le temps de réponse, la cyclabilité (fréquence et robustesse), la taille, la capacité de charge, l'adaptabilité à la programmation mécanique, la performance dans des environnements extrêmes et l'autonomie. Cette revue résume les mécanismes de transformation des matériaux, la conception mécanique et l'intégration robotique de matériaux réactifs, y compris les alliages à mémoire de forme (SMA), les piézoélectriques, les actionneurs en élastomère diélectrique (DEA), les polymères électroactifs ioniques (IEAP), les systèmes pneumatiques et hydrauliques, les polymères à mémoire de forme (SMP), les hydrogels et les élastomères cristallins liquides (LCE) et les réseaux (LCN). La fabrication structurelle et géométrique de ces matériaux sous forme de fils, bobines, films, tubes, cônes, unimorphes, bimorphes et éléments imprimés permet des réponses mécaniques différenciées et permet systématiquement d'activer et d'étendre l'utilisation fonctionnelle.