Un autre type de copeaux de bois

vert oscar botlon

Un dispositif microfluidique conçu par des ingénieurs du MIT, de Cornell et de l'Université technique du Danemark pourrait servir d'actionneur hydraulique simple et peu coûteux pour les petits robots.

Pour les petits systèmes, il est souvent coûteux de fabriquer de minuscules pièces mobiles, explique Anette Peko Hosoi, professeur de génie mécanique. Nous avons donc pensé : 'Et si nous pouvions créer un système hydraulique à petite échelle qui pourrait générer de grandes pressions, sans pièces mobiles ?' Et puis nous avons demandé : 'Est-ce que quelque chose fait cela dans la nature ?'

Les arbres et autres plantes tirent l'eau de leurs racines vers les feuilles et pompent les sucres produits par leurs feuilles vers les racines. Propulsée par la tension superficielle, l'eau remonte les canaux de tissu vasculaire d'un arbre appelé xylème; puis il diffuse à travers une membrane semi-perméable et descend dans les canaux d'un autre tissu vasculaire, le phloème, contenant du sucre et d'autres nutriments.

Plus il y a de sucre dans le phloème, plus l'eau s'écoule du xylème pour équilibrer les concentrations de chaque côté de la membrane, un processus passif appelé osmose. Le flux d'eau évacue les nutriments jusqu'aux racines, et ce processus de pompage se poursuit à mesure que les racines aspirent plus d'eau.

Ce modèle simple de xylème et de phloème est bien connu depuis des décennies, dit Hosoi. Mais lorsque vous exécutez réellement les chiffres, vous vous rendez compte que ce modèle simple ne permet pas un flux constant. En fait, les ingénieurs ont déjà tenté de concevoir des pompes microfluidiques inspirées des arbres, mais de telles conceptions ont cessé de pomper en quelques minutes.

En tant qu'étudiant diplômé dans le laboratoire de Hosoi, Jean Comtet, SM '15, a identifié une troisième partie essentielle du système de pompage d'un arbre : ses feuilles, qui produisent des sucres par photosynthèse. Comtet a émis l'hypothèse que les sucres qui diffusent des feuilles dans le phloème d'une plante y augmentent la concentration de sucre, créant une pression osmotique constante qui permet à l'eau et aux nutriments de circuler en continu.

Pour créer une pompe qui imite l'ensemble du système, l'équipe de Hosoi a pris en sandwich deux lames en plastique, à travers lesquelles ils ont percé de petits canaux pour représenter le xylème et le phloème. Ils ont rempli le canal du xylème avec de l'eau et le canal du phloème avec de l'eau et du sucre, séparant les deux lames avec un matériau semi-perméable. Ils ont placé une autre membrane sur la lame de phloème et placé un cube de sucre sur le dessus pour reproduire le sucre des feuilles d'un arbre. Lorsqu'ils ont attaché la puce à un tube menant à un réservoir d'eau, l'eau a été pompée passivement à travers la puce et dans un bécher à un débit constant pendant plusieurs jours.

Dès que nous avons mis cette source de sucre en place, nous l'avons fait fonctionner pendant des jours à un état stable, dit Hosoi. Si vous concevez votre robot de manière intelligente, vous pouvez absolument coller un morceau de sucre dessus et le laisser partir.

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