Une nouvelle approche permet de concevoir des actionneurs souples ultra-performants en intégrant des points de carbone au sein d’un terpolymère relaxeur ferroélectrique de type P(VDF-TrFE-CFE). L’architecture macromoléculaire repose sur l’établissement de liaisons hydrogène fortes entre les groupements fonctionnels de surface des nanostructures et les atomes de fluor de la matrice polymère, stabilisant ainsi préférentiellement les conformations dites « tout-trans ». Par un procédé de modulation thermique lors de l’évaporation du solvant, les chercheurs sont parvenus à induire une distribution en gradient de ces régions hautement polarisées à travers l’épaisseur de la monocouche. Cette anisotropie structurale génère des propriétés physico-chimiques exceptionnelles, notamment une réponse électromécanique caractérisée par une déformation longitudinale majeure et une densité d’énergie mécanique comparable à celle des céramiques piézoélectriques. Le mécanisme réactionnel interfacial, en créant des pièges énergétiques profonds, augmente parallèlement la rigidité diélectrique tout en minimisant les pertes par hystérésis. Ce dispositif monolithique, dont la mise en œuvre simplifiée s’affranchit des structures de transmission complexes, a permis la réalisation de robots miniatures imitant le mouvement péristaltique d’une chenille ou le vol battu d’un papillon avec une consommation énergétique extrêmement réduite. Une telle avancée technologique ouvre des débouchés industriels concrets pour la robotique bionique autonome et les microsystèmes électromécaniques de nouvelle génération.

Biomimetic actuator crafted from a relaxor ferroelectric polymer nanocomposite – Nature Communications

Fabricating small actuators with low energy consumption remains a challenge. Here, the authors incorporate polymer dots into a polyvinylidene fluoride terpolymer to create a simple, single-layer actuator, achieving high electrostriction performance with low power consumption

Nature