Vous connaissez les tatous ? De paisibles mammifères fouisseurs appartenant à l’ordre des Cingulata, qui, lorsqu’ils se sentent menacés, s’enroulent sur eux-mêmes de sorte à former une boule rigide. Ils ne fuient pas le danger et ne contre-attaquent pas, mais sont dotés de ce réflexe appelé volvation (voir vidéo ci-dessous), qui leur permet d’opposer leur solide carapace et de protéger leurs parties molles (le ventre, les pattes, la tête) dessous. Tous les tatous n’en sont pas capables et d’ailleurs, on retrouve également la volvation chez d’autres animaux comme le cloporte ou le hérisson.
Une capacité assez rare dans le règne animal, qui a inspiré une équipe de la North Carolina State University. Elle a transposé ce principe à un domaine en pleine ébullition : la soft robotics (robotique souple, des machines en matériaux flexibles plutôt qu’en métal rigide). Les machines issues de cette discipline ont de nombreux avantages par rapport à leurs homologues rigides, comme les célèbres humanoïdes Unitree R1 ou encore Atlas (Boston Dynamics), mais sont paradoxalement plus fragiles : crevaisons, déchirures, sensibilité aux UV ou aux hautes températures. Yong Zhu, qui a dirigé ces travaux explique : « Notre objectif était de développer une solution qui permette à ces technologies fragiles de fonctionner, tout en les protégeant lorsque c’est nécessaire ».
Une carapace qui se déclenche toute seule
Le dispositif, baptisé MIPM (Morpho-Interlocking Protective Module), se compose de trois couches superposées, chacune jouant un rôle différent. La plus externe est un exosquelette : une série d’écailles courbes imprimées en 3D, calquées sur la morphologie de la cuirasse du tatou, dont le rôle est d’encaisser les coups une fois la structure refermée.
Juste en dessous se trouve le véritable cerveau du MIPM, une couche qui déclenche le passage de l’état souple à l’état blindé. Elle abrite un polymère élastique truffé de nanofils d’argent qui détecte la pression et alerte une unité de contrôle, laquelle envoie aussitôt du courant dans une couche chauffante. Sous l’effet de cette chaleur, un élastomère à cristaux liquides se rétracte pendant qu’une bande de Kapton [NDLR : ruban de plastique s’étend sous la chaleur] s’allonge, et le déséquilibre entre les deux mouvements incurve l’armure.
La troisième couche, l’endosquelette, est un papier renforcé qui tient en position une rangée d’écailles rigides ; quand la structure se referme, ces dernières s’imbriquent et forment l’ossature interne qui rend la boule quasi indéformable.
Et la solidité, dans tout ça ? Les chercheurs ont mis le doigt sur le facteur qui la détermine le plus fortement : l’endosquelette. Plus celui-ci compte d’écailles et plus il est résistant. Une dizaine d’entre elles supporte déjà 10 newtons, soit l’équivalent de la pression d’un doigt qui appuie fermement sur la carapace. Le hic, c’est que les écailles pèsent leur petit poids, et qu’en les multipliant, le dispositif serait trop lourd.
L’équipe a donc été obligée de chercher un compromis pour trouver le ratio idéal poids/résistance, en modélisant le comportement mécanique de la coque pour prévoir, à l’avance, combien d’écailles seraient nécessaires selon la force à encaisser. Le nombre s’ajuste ainsi à l’usage : peu d’écailles pour protéger un capteur léger d’un simple choc, davantage pour blinder un objet exposé à des impacts violents.
Zhu voit dans le MIPM un très fort potentiel : « Nous imaginons tout à fait utiliser cette technologie pour protéger une grande variété d’objets — concrètement, tout ce qu’elle est en mesure d’envelopper », explique-t-il. Prothèses intelligentes, drones, capteurs souples, écrans ou smartphones pliables… Pour le moment, le MIPM est encore au stade expérimental, et l’équipe n’a donné aucune date de déploiement ; elle a simplement indiqué qu’elle était à la recherche de partenaires industriels. Un projet très embryonnaire donc, mais soutenu par la National Science Foundation et surtout le Department of Defense, ce qui suggère que des débouchés applicatifs sont envisageables. Dans un premier temps, ils ne seront probablement pas destinés pour le grand public, et nous pourrons attendre un moment avant d’espérer acheter une coque de téléphone qui se contracte comme un tatou pour absorber les chocs.
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