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Les plus petites machines volantes bio-inspirées

C’est en s’inspirant de la nature, de la dispersion des graines et du pollen éparpillé par le vent, que des chercheurs ont pu mettre au monde la plus petite machine volante, « le microflier ». Ce circuit électronique compact est équipé d’ailes lui permettant de flotter au loin dans l’air suffisamment longtemps, pour récolter un nombre important de données. L’équipe de chercheurs de l’Université de Northwestern réfléchit aussi à la possibilité de rendre ces drones miniatures biodégradables. Ce dispositif pourra être utilisé aussi bien pour analyser la qualité de l’air que pour surveiller des populations, comme nous l’explique John Rogers, un des auteurs de l’étude.

Réalisation : Marie Briere de la Hosseraye

Production : Universcience

Année de production : 2021

Durée : 3min23

Accessibilité : sous-titres français

Les plus petites machines volantes bio-inspirées

Des graines de pissenlits virevoltant au vent... Des hélices d’érable tourbillonnant à l’automne... Une vision qui inspire les poètes...  Mais pas seulement.

Portées par le vent, les graines voyagent et se dispersent sur de larges distances.  Et grâce à leurs formes aérodynamiques, elles retombent en douceur près ou loin de leur arbre tout en maximisant leur distribution au sol

Voici donc une graine... et voici un appareil électronique.   Des chercheurs se sont en effet inspirés de ces semences pour donner des ailes à des micropuces. Et ils ont ainsi fabriqué les plus petites machines volantes qui existent aujourd’hui !   

Nombre d’ailes, angle, géométrie, distribution du poids...
 
C’est grace à une méthode de projection laser qu’ils ont pu comprendre au mieux comment optimiser la capacité de ces objets à voler.

Ces objets volants miniatures se composent de deux éléments. Tout d’abord une micropuce, une composante électronique d’environ 1 mm, plus petite qu’un grain de sable, et qui peut être accompagnée d’une source d’énergie, comme une batterie miniature ou une cellule photovoltaïque. Le tout sur cette structure ailée qui évoque un hélicoptère.

Lorsque l’objet chute, l’air exerce une force sur les ailes. Cette résistance modifie sa trajectoire et crée un lent mouvement de rotation. C’est cette interaction de frottement avec les ailes qui permet une descente stable et lente.

La première version 2D de l’appareil chutait bien plus rapidement, comme on le voit ici.  Et ce temps passé au contact du vent permet à l’objet de collecter des informations sur l’environnement extérieur tout en maximisant le processus de dispersion. Tout comme les graines dans la nature.

Mais alors, à quoi peut servir tout ça ?  Dans leur étude, les chercheurs envisagent plusieurs applications allant du contrôle de la pollution de l’air à la surveillance de population. 

“L’une des situations où ce dispositif pourrait s’avérer utile, ce serait par exemple de surveiller à grande échelle de déversements de produits chimiques dans un environnement donné, qui aurait provoqué une contamination dans un milieu, variable dans le temps.

Donc, nous envisageons de distribuer une collection de ces petits capteurs électroniques qui pourrait surveiller et fournir des données sur la nature de cette fuite chimique et de son évolution au fil du temps.

Un autre scénario d'application auquel nous pensons, c’est la surveillance et le suivi des maladies, particulièrement pertinent avec le Covid 19, la pandémie et toutes les difficultés auxquelles nous faisons face actuellement. On pourrait distribuer une collection similaire de capteurs sans fil capables de surveiller la progression du virus et comment il se diffuse dans un large périmètre, que ce soit en ville ou à la campagne.”

Quant à la pollution créée par ces micropuces elles-mêmes, les chercheurs s’efforcent de la réduire. Ils s’intéressent ainsi aux éléments électroniques biodégradables. En entrant en contact avec l’eau, les conducteurs ou les puces pourraient se dissoudre et disparaitre.

Réalisation : Marie Briere de la Hosseraye

Production : Universcience

Année de production : 2021

Durée : 3min23

Accessibilité : sous-titres français