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Vers l’informatique liquide - Par : Hanen Hattab,

Vers l’informatique liquide


Hanen Hattab
Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

Informatique liquide

Image d’entête achetée du site istock.com : protégée par des droits d’auteur.

Avec les avancées importantes de l’électronique flexible et de la robotique molle, la technologie n’a jamais autant inventé de composants et de structures à base de matériaux mous et souples. Or des dispositifs comme les interrupteurs et les conducteurs qui composent les circuits électriques sont souvent faits de matériaux rigides. De plus, la miniaturisation des transistors a fortement participé à réduire la taille des appareils électroniques, des téléphones intelligents aux ordinateurs, et surtout à maximiser leur puissance et leur omniprésence. Toutefois, ces composants fabriqués à partir d’alliages solides freinent la création de dispositifs ou d’objets qui imitent parfaitement les êtres vivants.

Une équipe de chercheurs a réussi à créer un transistor à partir d’une substance fluide : ils ont créé un nouveau domaine scientifique appélé informatique liquide.

Conception d’un transistor fluidique

Les recherches des ingénieurs en génie mécanique Carmel Majidi et James Wissman du Soft Machines Lab de l’Université Carnegie Mellon à Pittsburgh aux États-Unis portent sur la création de nouvelles méthodes de réalisation de composants électroniques souples et malléables. Ces ingénieurs ont réussi à fabriquer un alliage métallique spécial pouvant être maintenu à l’état liquide à température ambiante et qui remplace les matériaux rigides utilisés en électronique, comme le cuivre et l’argent. Cet alliage est fabriqué à base d’indium et de gallium. Il est une alternative non toxique au mercure et peut être injecté dans du caoutchouc pour fabriquer des circuits aussi souples qu’une peau naturelle.

En collaborant avec Michael Dickey de North Carolina State University, les deux chercheurs ont découvert que cet alliage pouvait aussi être utilisé dans la fabrication de commutateurs électroniques. Le commutateur est composé d’une goutte de cet alliage. En appliquant un voltage, la goutte, qui conduit l’électricité, se sépare en deux et coupe le courant. En fait, le commutateur électronique se comporte comme un transistor fluidique.

Informatique liquide : applications

Grâce aux propriétés mécaniques du métal liquide, ce dernier composant peut changer de fonction selon la configuration ou se reconfigurer lui-même pour contourner des dommages subis dans des environnements extrêmes ou des manipulations intenses. Majidi donne l’exemple d’un robot qui imite le vol d’un oiseau. Lors du déploiement des ailes, les circuits pourront se déformer et se reconfigurer ou prendre en charge une nouvelle fonctionnalité électrique.

Selon l’équipe des chercheurs, le transistor fluidique peut être utilisé dans la fabrication d’ordinateurs miniatures qui, implantés dans le corps, interagiront avec le matériel biologique, surveilleront l’évolution des maladies ou rétabliront la fonction cérébrale à la suite d’un AVC.

Fonctionnement du transistor fluidique

Lorsqu’on applique une tension sur une goutte de métal liquide dans une direction bien déterminée, deux gouttelettes se déplacent l’une vers l’autre et s’unissent pour former une seule goutte produisant un pont métallique permettant de conduire l’électricité. Lorsqu’une tension est appliquée dans une direction différente, la goutte se sépare en deux gouttelettes, ce qui ouvre le circuit et coupe l’électricité.

En alternant rapidement un état de commutation ouvert et fermé avec un faible voltage, les chercheurs ont pu imiter les propriétés d’un transistor conventionnel.

Ils sont parvenus à ce résultat en ayant recours au phénomène d’instabilité capillaire, aussi nommé instabilité de Rayleigh-Plateau en hommage aux physiciens Joseph Plateau et Lord Rayleigh. Ce phénomène peut être observé lorsque le flux de l’eau du robinet diminue et que le filet d’eau se rompt, engendrant la formation de gouttelettes d’eau.

L’équipe a cherché à reproduire le phénomène d’instabilité capillaire afin d’obtenir, à partir de l’alliage métallique liquide, deux gouttelettes séparées. Pour ce faire, une série de tests a été effectuée en immergeant l’alliage dans un électrolyte d’hydroxyde de sodium. Les chercheurs ont pu constater que l’instabilité capillaire peut être obtenue en couplant une tension appliquée au métal et une réaction électrochimique.  Ce composé a été appelé « transistor métallique liquide » parce qu’il possède les mêmes propriétés que le circuit conventionnel du transistor. Les gouttelettes sont semblables aux électrodes, émettrice et collectrice, d’un transistor à effet de champ.

Cette étude intitulée « Field-controlled electrical switch with liquid metal » a été publiée dans le journal Advanced Science le 26 septembre 2017.

Hanen Hattab

Profil de l'auteur(e)

Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

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