Linear contracting and air-stable electrochemical artificial muscles based on commercially available CNT yarns and ionically selective ionogel coatings

Le développement de muscles artificiels capables de se contracter comme des fibres musculaires biologiques est crucial pour de nombreuses applications, telles que la robotique souple, l’élaboration d’exosquelettes textiles ou le développement de prothèses bioniques. Parmi les différentes technologies explorées actuellement, les muscles artificiels électrochimiques à base de fils de nanotubes de carbones, sont tout particulièrement prometteurs. Leur principe de fonctionnement repose sur un phénomène de charge/décharge électrochimique de la surface de ces fils en présence d’un milieu électrolytique, lorsqu’ils sont stimulés par une tension électrique de seulement quelques volts. Cependant, leurs performances sont souvent limitées par leur caractère « bipolaire » puisqu’ils vont se contracter indifféremment lors de l’application de tensions positives ou négatives, limitant de facto leur amplitude de déformation. De plus, leur durée de vie reste souvent très limitée du fait de l’évaporation de l’électrolyte à l’air libre. Dans ces travaux, nous décrivons le développement de revêtements polymères innovants, stables à l’air et dont le rôle d’électrolyte sélectif rend possible un caractère « unipolaire » pour ces muscles artificiels. Les muscles élaborés à partir de fils de nanotubes de carbone et de ces revêtements polymères ioniques ont présentés des contractions linéaires unipolaires atteignant près de 10% sans perte de performance après 2000 cycles et dont la densité d’énergie est similaire à celle des muscles biologiques.

Ces travaux se poursuivent aujourd’hui vers l’augmentation de la vitesse de réponse de ces dispositifs et vers une amélioration de leur biocompatibilité afin de pouvoir les intégrer dans des constructions textiles électrostimulables.

 

Laboratoire affiliés/collaborateurs :

Bin Ni a, Frédéic Braz Ribeiro, Cédric Vancaeyzeele, Giao T.M. Nguyen, Frédéric Vidal, Cédric Plesse du Laboratoire de Physicochimie des polymères et des interfaces (LPPI ) de CY Cergy Paris Université et Pr. Edwin Jager de Division of Sensor and Actuator Systems Department of Physics, Chemistry, and Biology (IFM) Université de Linkoping(Suède)

Laboratoire : LPPI 

Financements :  European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Program for financial support under grant agreement no. 825232 WEAFING 

Travail se poursuivant dans le cadre d’un projet European Union’s Horizon Europe MSCA Doctoral Network n◦101072920 SOFTWEAR