Ce dispositif hors du commun, qui allie hautes technologies et biomimétisme à la perfection, est la plus petite structure volante jamais fabriquée. Pour sa conception, les ingénieurs se sont inspirés de la façon dont certains arbres, tels que l’érable sycomore, dispersent leurs graines. Ils ont ensuite mis au point une série de minuscules puces électroniques volantes de différentes tailles, la plus petite étant à peine plus grande qu’un grain de sable. Les applications potentielles vont du sondage de l’environnement à la surveillance des populations (notamment animales).
Les fruits (et donc les graines) de l’érable sycomore, les samares, sont spécifiquement conçus (par la nature) pour se propager facilement grâce au vent ou une simple chute. Il s’agit d’un exemple concret de ce qui peut inspirer l’être humain lorsqu’il s’agit de développer une nouvelle technologie, et c’est ce qu’a accompli avec brio une équipe de chercheurs de l’Université Northwestern dans l’Illinois pour concevoir ces dispositifs intrigants.
Les structures volantes, qu’ils appellent « microfliers », s’aident du vent pour se déplacer lentement et tournent sur elles-mêmes en se dirigeant vers le sol, comme le font les samares d’un érable. Elles peuvent être munies de technologies ultra-miniaturisées, notamment de capteurs, de sources d’énergie, d’antennes pour la communication sans fil et même de puces de mémoire pour le stockage des données.
Des applications multiples et variées
« 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 sonder l’environnement à des fins de contrôle de la contamination, de surveillance des populations ou de suivi des maladies », explique John A. Rogers, de l’Université Northwestern, qui a dirigé le développement du nouveau dispositif. Les détails ont été publiés dans la revue Nature.
L’équipe d’ingénieurs de Rogers a voulu concevoir des dispositifs qui resteraient dans les airs aussi longtemps que possible, ce qui leur permettrait de maximiser la collecte de données pertinentes. Lorsqu’un microflier tombe, ses ailes interagissent avec l’air pour créer un mouvement de rotation lent et stable. Une quantité de vent infime est suffisante pour un vol de longue durée.
« Nous pensons que nous battons 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 fruits équivalents que l’on pourrait voir sur des plantes ou des arbres », explique Rogers. « Nous avons également pu construire ces structures volantes à des échelles beaucoup plus petites que celles que l’on trouve dans la nature ».
Des composants biodégradables
Rogers pense que ces dispositifs pourraient potentiellement être lâchés du ciel en masse et dispersés pour surveiller les efforts d’assainissement de l’environnement après une marée noire par exemple, ou pour suivre les niveaux de pollution atmosphérique à différentes altitudes.
L’ironie de créer potentiellement un nouveau polluant environnemental tout en essayant d’atténuer les effets d’un autre n’échappe pas à Rogers et à son équipe. Dans le document décrivant leurs travaux, les auteurs font part de leurs préoccupations. « Des méthodes efficaces de récupération et d’élimination doivent être soigneusement étudiées. Une solution qui contourne ces problèmes exploite les dispositifs construits à partir de matériaux qui se résorbent naturellement dans l’environnement par une réaction chimique et/ou une désintégration physique en produits finaux bénins », écrivent-ils.
Heureusement, le laboratoire de Rogers met au point des composants électroniques transitoires capables de se dissoudre dans l’eau une fois qu’ils ne sont plus utiles. En utilisant des matériaux similaires, lui et son équipe visent à construire des dispositifs volants qui pourraient se dégrader et disparaître dans les eaux souterraines au fil du temps.
« Nous fabriquons de tels systèmes électroniques physiquement transitoires en utilisant des polymères dégradables, des conducteurs compostables et des puces de circuits intégrés dissolvables qui disparaissent naturellement en produits finis inoffensifs pour l’environnement lorsqu’ils sont exposés à l’eau », explique Rogers. « Nous reconnaissons que la récupération de grandes quantités de microfliers peut être difficile. Pour répondre à cette préoccupation, ces versions résorbables dans l’environnement se dissolvent naturellement et sans danger ».
Vidéo montrant le dispositif et détaillant son développement :