micro-actionneurs electrochimiques à haute performance à base de MXenes 2D – MEACT

Les interactions dynamiques et réglables des micro-actionneurs électrochimiques à l'interface homme-machine présentent un grand intérêt pour le développement de l'intelligence artificielle. Afin d'obtenir un actionneur transductif électromécanique de haute performance pilotable par électrochimie, un critère essentiel est le stockage élevé des ions dans les électrodes. Aujourd’hui, cependant, les actionneurs électrochimiques souffrent d'une faible efficacité de transduction d'énergie (généralement inférieure à 1 %). Dans ce projet, nous proposons de développer des nanomatériaux MXene bidimensionnels fonctionnalisés comme électrode conductrice pour ces actionneurs électrochimiques. Nous avons récemment montré que le MXène multicouche sert d'actionneur photothermique efficace. La fonctionnalisation des MXènes ouvre alors de nombreuses possibilités pour adapter les capacités d'adsorption, d'intercalation et de stockage ioniques, ce qui devrait améliorer les performances de l'actionneur électrochimique. Pour l’étude de ce matériau fonctionnel, nous avons récemment développé une méthodologie analytique basée sur la combinaison de techniques de sondes électrochimiques à balayage et de capteurs de force, qui permettra d’étudier à l'échelle microscopique le mécanisme et la relation dynamique d'actionnement électrochimique. Cette méthodologie permettra d'approfondir la compréhension du matériau en corrélant d’un côté le comportement électrochimique local et la force avec de l’autre, la performance macroscopique de l'électrode, ainsi que de guider l'optimisation du matériau pour atteindre les performances les plus élevées. Dans une étape ultérieure, une configuration d'actionneur sur mesure avec mise en forme, modelage et ingénierie des contraintes sera réalisée par impression 3D de l'encre MXene, et la méthodologie analytique développée à l'échelle microscopique servira pour le contrôle qualité des structures imprimées. Ce projet vise les actionneurs à base de MXène qui peuvent produire une grande déformation de flexion/détente (>1,5 % ou 10 %, respectivement), une force de blocage élevée de plus de 5 mN et une réponse à des fréquences élevées allant jusqu'à 1 Hz sous une tension d'entraînement étendue (1,5-3 V). Dans une dernière étape de ce projet, nous rassemblerons dans un dispositif toutes les connaissances et expertises développées dans ce projet au sujet de l'assemblage du matériau MXene fonctionnalisé, en construisant un prototype de lecteur braille pouvant être appliqué comme écran tactile souple pour les aveugles.