Microrobots inertiels activés par ultrasons – Usain-BOT

Les écoulements à petit échelle sont intuitivement associés aux notions de lenteur et de laminarité, avec un contrôle par des mécanismes de dissipation. Cela rend les mécanismes de transport particulièrement inefficaces, par rapport à leurs homologues à des échelles plus grandes, facilités par l'inertie. Cette problématique inclut des questions de mélange, de tri ou de nage de petites quantités de matière ou d'objets. Notre projet propose un changement de paradigme : une instabilité de flambage induite par ultrasons, affectant des objets élastiques géométriquement simples (des coquilles sphériques creuses) fera entrer la mécanique des fluides inertielle dans le domaine microscopique. L'instabilité peut transformer l'énergie potentielle fournie par un signal ultrasonore en énergie cinétique à un rythme de plusieurs milliers de fois par seconde. L'objectif du projet est d'acquérir une compréhension fondamentale de ce nouveau mécanisme en analysant l'interaction entre le signal ultrasonore de forçage, l'hydrodynamique, la mécanique des coquilles, la pression des gaz et la dynamique des formes. Nous étudierons ainsi comment un fluide peut être propulsé à proximité de la coquille, d'une manière rapide, contrôlable et efficace. En appliquant ce principe au problème de la micro-motilité, cela devrait conduire à un mécanisme de propulsion qui est de plusieurs ordres de grandeur plus rapide que les techniques actuelles gouvernant la propulsion des micronageurs artificiels. La combinaison d'un puissant mécanisme de génération de flux réalisé par des objets microscopiques simples à produire (coquilles creuses) et alimenté par une technique bon marché et contrôlable (ultrasons) ouvre une multitude d'autres applications, y compris la délivrance ciblée de médicaments. Les bases de ces applications seront posées dans le présent projet par une collaboration interdisciplinaire entre les expériences, la modélisation théorique et les simulations de l'interaction fluide-structure en 3D