Des métamatériaux à base d'élastomère cristal liquide pour absorber les chocs
Les matériaux habituellement utilisés pour isoler des vibrations et protéger contre les impacts dissipent l’énergie mécanique par des processus inélastiques et ne sont pas adaptés à un usage répété. Les chercheurs s’intéressent ainsi à des métamatériaux conçus pour absorber l’énergie via des instabilités de flambage élastique, donc réutilisables. Une équipe américaine a conçu un métamatériau de ce type à base d'élastomère cristal liquide (LCE) pour exploiter en outre sa visco-élasticité afin d’accroître l’absorption d’énergie lorsque la vitesse de déformation augmente. Constitué d'un réseau de poutres de LCE inclinées et disposées symétriquement, et prises en sandwich entre deux supports rigides, ce matériau a montré une absorption supérieure qui croît en loi de puissance avec la vitesse de déformation.
Jeon, S.-Y., et al., Synergistic Energy Absorption Mechanisms of Architected Liquid Crystal Elastomers. Adv. Mater. 2022, doi.org/10.1002/adma.202200272
L’informatique neuromorphique fait valoir sa sobriété énergétique dans les calculs de marche aléatoire
Les puces s’inspirant du cerveau sont largement explorées pour les applications d’intelligence artificielle, où elles exécutent avec une grande efficacité énergétique les calculs liés aux réseaux de neurones. Une équipe des Sandia National Laboratories américains a montré que l’informatique neuromorphique pouvait aussi faire valoir cette sobriété énergétique dans les simulations numériques de type Monte-Carlo. Utilisant des puces TrueNorth d’IBM et Loihi d’Intel, les chercheurs ont plus précisément montré leur avantage énergétique dans la génération d’approximations de marches aléatoires utilisées dans la météhode de Monte-Carlo
Smith, J.D., et al. Neuromorphic scaling advantages for energy-efficient random walk computations. Nat Electron 5, 102–112 (2022). doi.org/10.1038/s41928-021-00705-7
Comment réaliser un réacteur enzymatique à flux continu grâce aux MOF
La sensibilité des enzymes à leur environnement freine l’exploitation de leur potentiel pour catalyser des réactions chimiques en dehors de cellules biologiques. Des chercheurs du Karlsruhe Institute of Technology ont réussi à réaliser un réacteur enzymatique à flux continu performant et peu coûteux en utilisant un matériau nanoporeux de type MOF, metal-organic frameworks. Inséré dans une colonne de chromatographie liquide haute performance, le MOF a été chargé d’une enzyme esterase sans modification ni du MOF ni de l’enzyme. Encagée dans les pores du MOF, l’enzyme est protégée et peut notamment être utilisée dans un solvant organique. Testée sur une réaction d’hydrolyse, son activité a atteint 30% de celle de l’enzyme libre. Un niveau assez élevé, soulignent les chercheurs, d’autant que la stabilité de l’enzyme-MOF en milieu aqueux est accrue par un facteur 30.
R. Greifenstein, et al. MOF-Hosted Enzymes for Continuous Flow Catalysis in Aqueous and Organic Solvents, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, doi.org/10.1002/anie.202117144
L'emballement thermique des batteries Lithium-soufre devoile ses voies
Le déploiement des prometteuses batteries Lithium-soufre nécessite de mieux maîtriser les risques d’emballement thermique. Une équipe chinoise a découvert que la réaction exothermique en chaîne, à l’origine de l’emballement thermique, est déclenchée au niveau de la cathode de soufre puis s’accélère avec des réactions à l’anode de lithium-métal. Ce sont, selon les chercheurs, les caractéristiques intrinsèques de la cathode et de l’anode se sublimant, fondant et réagissant entre elles, qui sont responsables du rapide emballement. Un phénomène qui se produit même avec un électrolyte solide, pourtant facteur de stabilité.
Guanglei Cui et al., Thermal runaway routes of large-format lithium-sulfur pouch cell batteries, Joule (2022),doi.org/10.1016/j.joule.2022.02.015
Une surface active contrôlée pour des robots métamorphes
La prochaine génération de robot sera-t-elle capable de changer de forme à volonté ? Une équipe de chercheurs de l’université de Bath a imaginé une nouvelle méthode pour actionner des structures flexibles, grâce à une surface active constituée de nano-robots. Travaillant en collaboration, ces robots pourraient par exemple déformer une balle en caoutchouc pour lui faire prendre une forme prédéterminée. Ces travaux ne sont pour le moment qu’au stade de concept testé en simulation. Ils pourraient conduire à une nouvelle génération de machines contrôlées non pas par un système central mais par plusieurs sous-unités, pilotées par la surface active, et qui coopéreraient pour déterminer le mouvement et le fonctionnement du robot.
Binysh J., et al., Active elastocapillarity in soft solids with negative surface tension, Science Advances, vol. 8, Issue 10, 2022,doi.org/10.1126/sciadv.abk3079
