Les scientifiques créent un robot aqueux autonome qui fonctionne sans électricité

Les scientifiques du Département de l’énergie du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) et de l’Université du Massachusetts Amherst ont développé le premier robot aqueux autonome qui peut fonctionner en continu sans électricité. 

La recherche a été publiée dans la revue Nature Chemistry.

Les robots « marchant sur l’eau »

Ces robots liquides « marchant sur l’eau » peuvent plonger sous l’eau pour récupérer des produits chimiques précieux avant de refaire surface pour les livrer à plusieurs reprises. 

Il s’agit de la première technologie de ce type à fonctionner en continu sans apport électrique. Elle pourrait potentiellement être utilisée comme système de synthèse chimique automatisé ou de livraison de médicaments pour les produits pharmaceutiques.

Tom Russell est l’auteur principal de la recherche, un scientifique invité et professeur de science et d’ingénierie des polymères de l’Université du Massachusetts Amherst. Il dirige le programme Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids dans la division des sciences des matériaux de Berkeley Lab.

« Nous avons brisé une barrière dans la conception d’un système robotique liquide qui peut fonctionner de manière autonome en utilisant la chimie pour contrôler la flottabilité d’un objet », a déclaré Russell.

Selon Russell, la technologie aide considérablement à faire progresser les « liquibots », qui sont une famille de dispositifs robotiques. Auparavant, les chercheurs ont démontré que ces liquibots peuvent effectuer de manière autonome une tâche, mais une seule fois. D’autres peuvent effectuer une tâche en continu, mais ils nécessitent de l’électricité pour fonctionner.

« Nous n’avons pas besoin de fournir d’énergie électrique car nos liquibots obtiennent leur puissance ou leur « nourriture » chimiquement à partir du milieu environnant », a déclaré Russell.

Exécution des expériences

Russell et le premier auteur Ganhua Xie ont mené une série d’expériences dans la division des sciences des matériaux de Berkeley Lab. Xie est un ancien chercheur postdoctoral à Berkeley Lab et actuellement professeur à l’Université de Hunan en Chine. 

Grâce à ces expériences, le duo a appris que « nourrir » les liquibots avec du sel les rend plus lourds ou plus denses que la solution liquide les entourant.

Les co-chercheurs Paul Ashby et Brett Helms du Molecular Foundry de Berkeley Lab ont effectué des expériences supplémentaires qui ont démontré comment les liquibots transportent des produits chimiques aller et retour.

Les liquibots mesurent seulement 2 millimètres de diamètre, et comme ils sont plus denses que la solution, ils se regroupent au milieu de celle-ci et se remplissent de produits chimiques sélectionnés. Cela entraîne une réaction qui génère des bulles d’oxygène, qui font remonter le liquibot à la surface. Une autre réaction se produit qui attire les liquibots vers le bord du conteneur, où ils peuvent décharger leur cargaison.

Ce processus se répète sans cesse.

Les liquibots pourraient effectuer une variété de tâches simultanément en fonction de leur formulation. Alors que certains pourraient détecter différents types de gaz dans l’environnement, d’autres pourraient réagir à des types spécifiques de produits chimiques. 

Outre ces applications, les liquibots pourraient également permettre des systèmes robotiques autonomes et continus qui sont appliqués dans la découverte de médicaments ou la synthèse de médicaments. 

L’équipe va maintenant essayer de mettre à l’échelle la technologie pour des systèmes plus importants tout en explorant la façon de la faire fonctionner sur des surfaces solides.