Des dispositifs plus petits et plus légers qui font plusieurs choses à la fois
Depuis l’avènement des smartphones et de l’internet des objets, les dispositifs sont devenus pour la plupart d’entre nous des outils indispensables pour le travail et les loisirs. La prochaine étape consistera à intégrer les dispositifs, sous forme de technologie portable ou dans les objets avec lesquels nous interagissons, ce qui signifie qu’ils devront être plus petits, plus légers et plus efficaces. Une nouvelle façon d’utiliser un matériau intelligent connu sous le nom d’élastomère diélectrique (ED), pourrait faciliter l’émergence d’une nouvelle génération de dispositifs interactifs. «Les élastomères diélectriques, qui sont des films de silicone, présentent des propriétés particulières: ils sont extensibles et électriquement isolants», explique Giacomo Moretti, chercheur principal du projet DEtune. Giacomo Moretti, qui est aujourd’hui professeur adjoint en mécanique appliquée à l’université de Trente en Italie, ajoute: «Lorsque vous appliquez un potentiel électrique, les ED se déforment et vous pouvez donc les utiliser pour construire des actionneurs de formes très diverses.» L’équipe de DEtune, basée au Intelligent Material Systems Lab de l’université de la Sarre en Allemagne, a cherché à savoir si les ED pouvaient être utilisés pour fabriquer un nouveau type de haut-parleur léger. L’équipe a également étudié les mouvements des membranes réagissant aux basses fréquences et a formulé de nouvelles observations.
De nouvelles applications intrigantes pour les élastomères diélectriques
Les membranes souples ED peuvent générer des sons grâce à des vibrations d’origine électrostatique. Elles permettent de se passer des bobines mobiles rigides ou des diaphragmes des haut-parleurs conventionnels. Les chercheurs de DEtune, soutenus par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, ont utilisé un vibromètre laser de pointe pour mesurer les schémas de déformation des membranes lorsque des potentiels électriques étaient appliqués à différentes fréquences. Ils ont utilisé les données recueillies pour développer des modèles qui peuvent décrire la réponse d’un haut-parleur ED en termes de dynamique et de pression sonore. «Nous avons également construit des prototypes de haut-parleurs. Dépourvus d’aimant et de bobine, ils peuvent être beaucoup plus légers que les appareils normaux», précise Giacomo Moretti. Le potentiel de l’élastomère diélectrique suscite actuellement un vif intérêt. Mais l’analyse faite par le projet de la combinaison des caractérisations numériques et expérimentales des vibrations induites par la tension dans les membranes ED représente l’analyse la plus complète dans ce domaine à ce jour. L’observation des mouvements de la surface d’une membrane à différentes fréquences a fait germer une autre idée. «À basse fréquence, certains actionneurs ED se déplacent par pompage, tandis qu’à haute fréquence, la surface de la membrane développe un ensemble de mouvements complexes qui permettent de générer des sons», explique Giacomo Moretti. «Nous nous sommes rendu compte que nous pouvions générer ces différents mouvements en même temps et rendre nos dispositifs multifonctionnels.»
Potentiel d’applications et de dispositifs numériques multifonctionnels
Giacomo Moretti décrit cela comme «une sorte de “moment Eureka”, même si une fois que vous l’avez observé, vous vous rendez compte que c’est en fait très intuitif». D’autres prototypes ont démontré ce nouveau potentiel multifonctionnel. Il s’agit notamment d’un bouton intelligent qui peut détecter le toucher, produire des vibrations en retour et émettre un son. Ou encore un actionneur qui peut jouer une mélodie et, en même temps, bouger en rythme avec la musique. Les dispositifs DEtune sont encore à un stade précommercial, mais l’équipe pense que leur capacité à réagir de différentes manières pourrait contribuer à une nouvelle génération de dispositifs portables. «Notre approche vous permet d’évoluer vers des applications dans lesquelles vous faites plusieurs choses avec un seul dispositif. L’intégration de toutes ces fonctionnalités dans un seul appareil permet d’économiser de l’espace et de l’argent, et de faire davantage», souligne Giacomo Moretti. Il envisage des utilisations telles que des textiles intelligents qui pourraient interagir avec ceux qui les portent, par exemple en mettant en garde un travailleur manuel contre les risques présents dans son environnement ou en le guidant dans l’exécution de tâches complexes.
Mots‑clés
DEtune, matériau intelligent, élastomères diélectriques, haut-parleurs, haut-parleur léger, multifonctionnel, technologie portable, textiles intelligents
