Biomimétisme : des mini puces électroniques volantes inspirés des graines de plantes

Temps de lecture : 5 min 

Depuis de nombreuses années, scientifiques et ingénieurs tendent de plus en plus à concevoir des innovations s’inspirant de la nature.

En effet, l’étude des écosystèmes et organismes vivants permet de déboucher sur de véritables prouesses technologiques. Ce “biomimétisme” est de plus en plus utilisé dans le domaine de la robotique.

Dernier exemple en date avec ces mini-puces volantes, baptisées “Microfliers”, inspirées des graines de plantes et guère plus grosses qu’un grain de sable, conçues par des scientifiques d’une université américaine.

On vous explique tout dans notre article de la semaine.

Le plus petit objet volant jamais fabriqué par l’Homme ! 

Des chercheurs de l’université de Northwestern, aux États-Unis, ont mis au point le plus petit objet volant jamais fabriqué par l’Homme.

Dans un article publié fin septembre dans la revue scientifique Nature, les scientifiques ont expliqué s’être inspiré des graines de plantes pour mettre au point ces puces volantes miniatures.

En effet, dans la nature, les graines de certaines plantes et arbres se meuvent grâce au vent pour coloniser d’autres territoires.
Le design singulier de ces organismes vivants leur permet de parcourir de grandes distances avant de toucher effectivement le sol.

C’est cette mécanique, plus précisément celle des graines d’une plante grimpante baptisée tristellateia, que les chercheurs ont étudiée afin de l’appliquer à des micro- systèmes électroniques.
 
“Nous avons pu le faire en utilisant des idées inspirées du monde biologique. Au cours de milliards d’années, la nature a conçu des graines à l’aérodynamisme très sophistiqué. Nous avons emprunté ces concepts de conception, les avons adaptés et appliqués aux plates-formes de circuits électroniques.”, détaille John A. Rogers, ingénieur en chef de ce projet.

Ces “Microfliers”, comme les ont baptisés les chercheurs, permettent d’embarquer des composants électroniques ultra-miniaturisés comme :  

• un composant capable de récolter l’énergie ambiante,
• des capteurs,
• des ailes miniatures pour permettre le déplacement du dispositif,
• une mémoire pour le stockage des données,
• et une antenne capable de transférer les données collectées vers un appareil informatique (smartphone, ordinateur, etc). 

S’ils se sont inspirés directement de la nature, les scientifiques du projet ont même, selon eux, réussi à faire mieux : “Nous pensons que nous avons battu la nature. Au moins dans le sens étroit où nous avons été capables de construire des structures qui tombent avec des trajectoires plus stables et à des vitesses terminales plus lentes que les graines équivalentes que vous verriez sur des plantes ou des arbres […] Nous avons également pu construire ces structures de vol d’hélicoptères à des tailles beaucoup plus petites que celles trouvées dans la nature. C’est important car la miniaturisation des appareils représente la trajectoire de développement dominante dans l’industrie électronique, où les capteurs, radios, batteries et autres composants peuvent être construits dans des dimensions toujours plus petites.” explique John A. Rogers. 

Des applications multiples

Ces “microfliers” pourraient avoir de multiples applications, notamment dans le domaine de la protection de l’environnement et de la santé. 

Lâchées dans la nature, à haute altitude pour maximiser la durée d’interaction avec l’air et récolter un maximum de données, un grand nombre de ces mini-puces volantes pourrait selon eux permettre :

• de mesurer plus efficacement la pollution de l’air à des altitudes variées,
• de surveiller la population dans le cas de propagation de maladies infectieuses aéroportées,
• ou encore de mesurer l’impact environnemental lors de catastrophes écologiques, comme le déversement de produits chimiques dans la nature par exemple.

« Notre objectif était d’ajouter le vol ailé aux systèmes électroniques à petite échelle, avec l’idée que ces capacités nous permettraient de distribuer des dispositifs électroniques miniaturisés hautement fonctionnels pour détecter l’environnement pour la surveillance de la contamination, la surveillance de la population ou le suivi des maladies », explique ainsi le professeur Rogers.

Bien entendu, de par leur taille et leur utilisation en grand nombre, il serait impossible de récupérer ces mini-puces ailées une fois leur travail accompli.
Après plusieurs essais et prototypes, les dernières versions sur lesquelles travaillent les chercheurs sont 100% biodégradables.
Les systèmes électroniques sont conçus en polymère dégradable, les conducteurs sont compostables et les circuits intégrés sont dissous au contact de l’eau pour un produit fini qui est donc à 100% respectueux de l’environnement.

Biomimétisme : quand la nature est un véritable moteur de l’innovation robotique

Ces microfliers ne sont bien entendu pas les seuls appareils et robots inspirés par la nature.
Depuis de nombreuses années, de nombreux secteurs et notamment la robotique s’inspirent directement des organismes et écosystèmes vivants pour mettre au point de nouvelles innovations.

En combinant des milliards d’années d’évolution et les formidables avancées technologiques des dernières décennies, les ingénieurs et scientifiques réussissent à mettre au point des robots de plus en plus sophistiqués.

En juin dernier, des chercheurs de l’Université de Santa Barbara et le Georgia Institute of Technology, présentaient les premiers résultats de leur robot-serpent, capable de creuser dans le sable et d’explorer les souterrains terrestres.
Ce robot d’un nouveau genre pourrait par exemple installer rapidement une ligne d’irrigation ou de communication, sans devoir créer de tranchée. Un gain de temps et d’argent pour de nombreux projets. Il pourrait également être très efficace pour des missions d’échantillonnage du sol ou encore lors de missions de sauvetage en aidant les secouristes à fouiller dans les décombres.
En savoir plus.

Plus spectaculaire encore, des chercheurs ont développé l’an dernier “les premiers robots vivants” au monde !
Composés de cellules vivantes et entièrement biodégradables, ces “Xenobots” sont programmables par l’Intelligence Artificielle et seraient par exemple capables d’administrer des médicaments directement à l’intérieur du corps humain à un endroit précis.
En savoir plus.

La création de ces mini–puces volantes démontre encore une fois tout le potentiel du biomimétisme.
En s’inspirant de la nature et en exploitant des centaines de millions d’années d’évolution, la robotique pourrait se réinventer pour répondre aux besoins d’aujourd’hui et de demain.

Rejoignez-nous 

Vos études touchent à leurs fins ou vous êtes à la recherche de nouveaux défis ? Alors rejoignez Adentis dès aujourd’hui en cliquant sur le lien ci-dessous :

>> Je veux rejoindre Adentis <<

Photo de couverture : image d’illustration.