Une feuille du matériau se pose à plat (1), se plie (2) ou se relève (3), en réponse à un courant électrique
Bien que nous ayons déjà vu des matériaux structurels « morphés », ils incorporent généralement des solénoïdes, des pompes ou des moteurs qui ajoutent du poids et de la complexité. Mais aujourd’hui, les scientifiques ont mis au point un composite en fibre de carbone qui change de forme d’un simple coup de pouce électrique.
Créé par une équipe de l’Institut royal de technologie KTH de Suède, ce matériau à trois couches est constitué de deux feuilles de fibres de carbone dopées aux ions lithium, entre lesquelles est prise en sandwich une feuille d’électrolyte solide.
Ce dernier est plus précisément connu sous le nom d' »électrolyte de batterie structurelle ». Lorsqu’un courant continu à basse tension le traverse, les ions migrent d’une feuille de fibre de carbone à l’autre (en passant par l’électrolyte). Cela entraîne la contraction de la couche de carbone de décharge, tout en provoquant simultanément l’expansion de la couche de charge. En conséquence, la pièce entière de matériau se plie d’un côté.
Même lorsque le courant est supprimé, le composite reste dans cette forme. Mais si le courant est inversé lors d’une charge électrique ultérieure, les ions de lithium migrent dans la direction opposée. En fonction de la tension, le composite se replie soit pour retrouver sa forme plate et neutre, soit pour passer de l’autre côté.
Le matériau est léger, mais on dit aussi qu’il est plus rigide que l’aluminium. Une fois développé, il pourrait être utilisé dans des applications telles que la transformation d’ailes d’avion qui ne nécessitent pas d’ailerons, ou de pales d’éoliennes qui modifient leur forme afin d’obtenir une efficacité maximale en fonction de la vitesse du vent.
« Nous travaillons depuis un certain temps avec des batteries structurelles, comme les composites en fibre de carbone qui stockent également l’énergie comme une batterie au lithium-ion », explique le professeur Dan Zenkert, co-auteur d’un article sur cette recherche. « Maintenant, nous avons approfondi ces travaux. Nous espérons qu’ils déboucheront sur des concepts totalement nouveaux pour des matériaux qui ne changent de forme que par commande électrique, des matériaux qui sont également légers et rigides ».
https://www.pnas.org/content/117/14/7658
https://www.kth.se/en/aktuellt/nyheter/kolfiber-byter-skepnad-med-elektricitet-1.982298
