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Recherche sur un nouveau actionneur souple à partir de gels PNOPAM afin de remplacer les actionneurs piézoélectriques des afficheurs Braille

Actuellement, les personnes malvoyantes et non-voyantes utilisent des plages Braille équipées d’actionneurs piézoélectriques. Ce genre de dispositif est coûteux et encombrant. Le défi majeur pour concevoir un dispositif Braille plus adapté réside dans l’intégration d’un grand nombre d’actionneurs à l’échelle du millimètre. Une partie du projet Ability concerne le développement d’un afficheur Braille 2D qui innove en remplaçant les actionneurs piézoélectriques par une nouvelle technologie pour activer les picots. Cependant, de nombreux chercheurs explorent différentes technologies visant à rendre la plage Braille accessible au plus grand nombre.


Un récent article présente une nouvelle technologie d’actionneur souple basé sur un gel de poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) thermosensible. Une macroporosité est introduite dans le gel ce qui permet d’accélérer le temps de réponse le passant de plusieurs heures à quelques secondes. Pour des températures supérieures à 34°C, le PNIMAM se rétracte de manière réversible avec un rapport de gonflement très important qui peut atteindre 1000%. Ce changement de volume est dû à une modification de la solubilité du PNIPAM qui induit un transfert d’eau dans/hors de la matrice polymère. Cependant, les hydrogels sont confrontés à deux principales limitations : la grande fragilité de la matrice polymère et une réponse très lente aux stimuli. Les auteurs ont donc combiné deux développements récents pour surmonter ces limitations. Le premier développement est la synthèse d’un hydrogel avec une robustesse mécanique améliorée et le second développement est le développement de la synthèse d’un gel à réaction rapide avec une structure macroporeuse. Le couplage de ces deux avancées scientifiques permet d’obtenir un gel intelligent adapté à l’actionnement souple.


Pour démontrer la capacité de la nouvelle technologie d’actionnement, un prototype de Braille à un picot a été construit. Il se compose d’une partie centrale avec une unité de confinement imprimée en 3D pour le gel et l’eau et d’une petite tige posée au-dessus qui peut se déplacer verticalement à travers un trou. Un dispositif d’électrolyse (placé sous le gel) et un fil électrique en nichrome (enroulé autour du gel) ont permis de refroidir et de chauffer respectivement le système. Les premiers résultats sont encourageants car le premier dispositif a permis de soulever efficacement un picot. D’autres travaux sont prévus pour développer un prototype avec un ensemble de 8 picots de manière à pouvoir afficher des lettres et même des images.










(Gauche: image représntant le Principe du gel de poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) thermosensible. Droite: représentation de l'activation d'un picot avec les différentes parties).



Article: https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/acsami.2c17835 (images de l'article, en anglais)

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