FR3020630A1 - Procede et dispositif permettant de modifier une caracteristique d'un element filaire, notamment la distance separant ses deux extremites - Google Patents

Abstract

Dispositif comprenant un élément filaire et un moyen d'enroulement de ce dernier et associé audit élément filaire, caractérisé en ce que le moyen d'enroulement est apte à passer d'un premier état stable à un second état stable, ce changement d'état se faisant : - soit naturellement, de façon que l'énergie d'interaction entre l'élément filaire et l'environnement soit plus élevée que l'énergie d'interaction entre l'élément filaire et le moyen d'enroulement, - soit par changement d'un paramètre dit d'environnement, de manière à provoquer l'enroulement de l'élément filaire dans ledit moyen, lors du passage du premier état au second état, de manière à provoquer l'enroulement de l'élément filaire dans ledit moyen.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF PERMETTANT DE MODIFIER UNE CARACTERISTIQUE D'UN ELEMENT FILAIRE, NOTAMMENT LA DISTANCE SEPARANT SES DEUX EXTREMITES La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour sa mise en oeuvre, permettant de modifier au moins une caractéristique d'un élément filaire, et notamment la distance séparant ses deux extrémités, et pourvu d'un moyen d'enroulement dudit élément filaire. Certains matériaux possèdent des propriétés exceptionnelles. Par exemple, le Kevlar® offre une résistance à la rupture très intéressante. Ce polymère thermoplastique possède une résistance à la rupture de l'ordre de 3100MPa. Cependant il est très peu élastique ou extensible et casse assez facilement en cas de compression ou lorsqu'il est mis en flambage. A l'inverse, un matériau tel que le caoutchouc est plus ou moins élastique.

Par exemple un élastomère supporte jusqu'à 200% d'extensibilité avant d'être rompu. Par contre, ce type de matériau n'est pas très résistant en cas de choc. Un biomatériau tel que la soie de capture d'araignée peut quant à lui regrouper plusieurs propriétés particulières telles qu'adaptabilité, extensibilité ou résistance à la rupture. Cependant il est très difficile d'en produire, ce qui rend l'utilisation de ce type de matériau quasiment inexistante. L'invention vise donc à répondre aux problématiques exposées ci-dessus en proposant un dispositif et un procédé pour réaliser un dispositif facilement industrialisable et combinant plusieurs propriétés particulières. A cette fin, selon l'invention, le dispositif comprenant un élément filaire et un moyen d'enroulement de ce dernier et associé audit élément filaire, est caractérisé en ce que le moyen d'enroulement est apte à passer d'un premier état stable à un second état stable, ce changement d'état se faisant : - soit naturellement, de façon que l'énergie d'interaction entre l'élément filaire et l'environnement soit plus élevée que l'énergie d'interaction entre l'élément filaire et le moyen d'enroulement, soit par changement d'un paramètre dit d'environnement, de manière à provoquer l'enroulement de l'élément filaire dans ledit moyen, lors du passage du premier état au second état, On entend par « naturellement » et « affinité chimique » le fait que l'énergie d'interaction entre l'élément filaire et l'environnement est plus élevée que l'énergie d'interaction entre l'élément filaire et le moyen d'enroulement. Ces interactions favorables pourront être dues à des ressemblances moléculaires (chaînes carbonées/silicées, liaison hydrogène...) de manière à ce que l'énergie de l'élément filaire et du moyen d'enroulement pris séparément soit supérieur à l'énergie de l'élément filaire et du moyen d'enroulement en interaction.

C'est le cas par exemple : - d'un élément filaire constitué de polyuréthane en interaction avec un moyen d'enroulement constitué d'huile silicone dans un environnement constitué d'air. Dans ce cas, l'énergie d'interaction entre l'élément filaire et l'environnement est de 37,8 mJ/m2, alors que l'énergie d'interaction entre l'élément filaire et le moyen d'enroulement est de 20,9 mJ/m2 - ou encore d'un élément filaire constitué de verre en interaction avec un moyen d'enroulement constitué d'eau dans un environnement constitué d'air. Dans ce cas, l'énergie d'interaction entre l'élément filaire et l'environnement est de 4,4 J/m2, alors que l'énergie d'interaction entre l'élément filaire et le moyen d'enroulement est de 4,33 mJ/m2. L'invention vise en outre un procédé de changement d'au moins une propriété mécanique telle que la rigidité à la courbure d'un élément filaire, caractérisé en ce qu'on lui associe au moins un corps en matériau fluide (liquide, gazeux, ou visqueux) ou solide, et en ce que l'on change au moins une caractéristique du matériau dudit corps.

Dans le cas où l'on joue sur un paramètre dit d'environnement dans lequel est placé le moyen d'enroulement et l'élément filaire, la modification pourra porter sur un paramètre tel que la température, l'intensité ou le sens du champ électrique, l'intensité ou le sens du champ magnétique ou 5 encore mettre en flambage l'élément filaire, de manière à provoquer l'enroulement de l'élément filaire dans ou autour dudit corps. Ainsi, on pourra, en changeant un des paramètres intrinsèques à l'élément filaire et/ou un paramètre dit d'environnement, exercer un phénomène de treuil capillaire. Par treuil capillaire on entend le phénomène consistant en un 10 enroulement de l'élément filaire, dans le moyen d'enroulement, pouvant être un corps en matériau fluide ou solide. Pour réaliser ce phénomène particulier, l'élément filaire et le moyen d'enroulement pourront avoir des affinités définies par exemple par leurs tailles, leurs affinités chimiques, ou encore leur rapport taille/poids. En 15 effet, pour ne citer qu'un exemple non limitatif, il faut que l'élément filaire ait un diamètre suffisamment fin pour pouvoir s'enrouler à l'aide du moyen d'enroulement, dans ou autour celui-ci. Caractéristiques élément filaire et moyen d'enroulement : La taille de l'élément filaire par rapport au moyen d'enroulement est une 20 caractéristique importante pour l'activation du phénomène de treuil capillaire. L'élément filaire pourra par exemple posséder un diamètre inférieur ou égal au centimètre, être de préférence compris entre0,1 micron et 1 cm et avantageusement de diamètre inférieur à 10 microns. Les dimensions du moyen d'enroulement seront alors fonction des 25 dimensions de l'élément filaire. Dans un mode particulier de l'invention, le moyen d'enroulement est une goutte de liquide. Le diamètre de la section de l'élément filaire est alors régi par la relation : (ry cos 0)5/7 Enroulement si r Ç rcrit = 1.31 x5,5µm pour de l'eau sur du Nylon (pg)2/7E3/7 : tension de surface 0 angle de contact p : densité du liquide E : module d'Young A titre d'exemples non limitatifs, le matériau constituant le moyen d'enroulement pourra être de l'étain, de la cire, du silicone, de l'eau ou tout liquide mouillant l'élément filaire, dans le cas où le moyen d'enroulement est une goutte de liquide. L'élément filaire pourra être constitué de métaux, élastomères ou encore polymères tels que polyuréthane, caoutchouc synthétique, fibres de nylon, fibres de kevlar, fibres de carbone, acier à haute élasticité, fibres de verre, matériau plastique élastique, matériau super-élastique, ou tout matériau qui peut être obtenu en fibre fine, et avantageusement en fibres de diamètre inférieur à 10 microns. Dans un mode particulier de l'invention, le moyen d'enroulement est une goutte de liquide. Dans ce mode particulier, la goutte de liquide constituant le moyen d'enroulement devra être compatible avec l'élément filaire. A titre d'exemple, la goutte doit mouiller l'élément filaire et doit s'étaler au minimum sur l'élément filaire. L'angle de contact effectif entre l'élément filaire et la goutte est alors inférieur à 90°.La goutte peut être déjà à l'état liquide ou peut être obtenue à partir d'un matériau solide, transformé en état liquide, et en particulier par chauffage. Dans ce mode particulier, le paramètre d'environnement est la température. La température correspondant au premier état stable du moyen d'enroulement pourra être la température ambiante, et par exemple 20t.

La température dans le second état stable, permettant l'enroulement de l'élément filaire pourra être comprise entre la température de fusion et la température d'ébullition du liquide utilisé. Dans ce mode particulier de l'invention plusieurs gouttes liquides ou plusieurs éléments filaires pourront être associés pour décupler les effets de l'invention. Dans un mode particulier de l'invention, le paramètre dit d'environnement est le champ électrique. Dans ce mode particulier, au moins une caractéristique du moyen d'enroulement (angle de contact, force de compression capillaire) ou de l'élément filaire (épaisseur dans le cas des polymères électro actifs par exemple) est changée. Le changement d'état est réversible. Ledit paramètre est dans un exemple, 10- la température (selon une forme particulière, la température dans le second état modifié, provoquant l'enroulement de l'élément filaire, étant comprise entre 30 et 80t, et de préférence entre 5 0 et 70CC ); un champ électrique ; l'ajout audit corps d'une substance modifiant sa mouillabilité. 15 Ledit corps est une goutte de liquide mouillant ou un liquide à mouillage partiel dont l'angle de contact est inférieur à 90°. Le matériau constituant le moyen d'enroulement présente l'une et/ou l'autre des caractéristiques suivantes : une température de transition vitreuse comprise entre 30t et 20 80t, et de préférence entre 45 et 65t ; un changement de viscosité au-delà de la température ambiante : est de l'étain, de la cire, du silicone. L'élément filaire : 25- possède un diamètre inférieur ou égal au centimètre, de préférence est compris entre 0,5 micron et 1 cm, de préférence entre 1 micron et 100 microns, de manière encore plus préférée entre 1 micron et 10 microns ; et/ou présente des caractéristiques, d'une part du module d'Young (E) et 30 d'autre part de rayon (r), telles que : E r 3 < 300,« E » étant exprimé en MPa et « r » en micron ; est constitué de polyuréthane, caoutchouc synthétique, fibre de nylon, fibre de kevlar (R), fibre de carbone, acier à haute élasticité, matériau plastique élastique, matériau super élastique. Le rapport de dimension entre le diamètre de l'élément filaire et le 5 diamètre du bloc ou de la goutte est compris entre 0,0125 et 0,05. Le diamètre de la goutte est compris entre 1 micron et 1 cm. Le diamètre du moyen d'enroulement est inférieur à 3 mm. Le diamètre du moyen d'enroulement est compris entre 20 et 80 fois le rayon de l'élément filaire, et de préférence entre 45 et 55 fois le rayon. 10 L'invention concerne également l'application du dispositif ci-dessus pour constituer un moteur, un activateur, un actuateur, un muscle artificiel, un moyen pour déplacer un objet par rapport à un autre objet (les objets étant reliés aux deux extrémités respectives dudit élément filaire), un ensemble de jonctions électriques ou électroniques de longueur variable, explicités 15 par la suite dans la description. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, se rapportant aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 montre une vue de côté d'une goutte de liquide et un fil de polyuréthane, enroulé à l'intérieur de celle-ci. 20 La Figure 2 montre la courbe de variation de l'élongation d'un fil de capture d'araignée en fonction de la force de traction, La figure 3 montre la courbe de traction d'un fil de polyuréthane avec goutte (courbe en traits pointillés) et sans (courbe en trait plein) goutte. Les figures 4A et 4B sont des photos montrant une goutte et le fil associé, 25 respectivement à température ambiante et à 75CC. Les figures 5A et 5B sont des schémas en perspective d'un autre exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention. La figure 6 montre l'application particulière du dispositif pour créer un ressort.

Le procédé et e dispositif de l'invention font appel aux notions suivantes : Quand on tire sur un ressort de longueur à vide Lo, le ressort s'allonge, sa longueur grandit est vaut L. L'allongement L- Lo est proportionnel à la 5 force de tension F. La fibre utilisée dans l'invention pourra être super élastique. « Superélasticité » est un terme utilisé dans le domaine des alliages à mémoire de forme (AMF, ou shape memory alloy, SMA, en anglais). Si un tel alliage est soumis à une tension, il s'étire fortement, puis lorsque l'on 10 relâche la tension, il se rétracte jusqu'à retrouver sa longueur initiale (pas de déformation résiduelle). Le comportement mécanique particulier des AMF est dû à un changement de phase dans la microstructure du matériau. La figure 1 est une représentation d'un mode particulier de l'invention où 15 les gouttes sont à même de plier et d'enrouler le fil au sein d'elles-mêmes. Les gouttes disposées sur le fil compressent localement ce dernier par contraction capillaire. Cette compression capillaire vient du fait que la goutte tend à adopter une forme sphérique, qui minimise sa surface avec son environnement. Si cette compression est suffisamment forte, la fibre 20 présente dans la goutte peut se plier, voire s'enrouler dans la goutte, réalisant ainsi un «treuil capillaire». A titre d'exemple, la courbe de traction d'un fil de soie d'araignée, considéré comme le matériau biologique le plus intéressant à reproduire est donnée en Figure 2. Cette courbe montre que le fil peut être fortement étiré. Cette grande extensibilité vient de la 25 réserve de fil présente dans les gouttes, grâce à l'enroulement capillaire. La rigidité à l'extension est adaptable : à petites déformations, la rigidité est quasi-nulle, le fil ne fait que se dérouler. A grandes déformations, le fil commence à être réellement étiré, et présente une rigidité comparable à un matériau tel que le Nylon®. Cette courbe de traction ressemble à celle 30 d'un matériau comme le collagène. Ceci est particulièrement intéressant dans le cas d'applications biologiques, où l'on cherche un matériau adaptable avec une réponse mécanique évoluant avec la déformation. La présente invention met en oeuvre ce phénomène avec, à titre d'exemple, des fibres synthétiques, à condition que la fibre soit suffisamment petite pour être pliable, et que le liquide constituant la goutte soit assez mouillant. Ce phénomène est ainsi reproductible avec une large gamme de matériaux et de liquides.

Dans un mode particulier de l'invention, l'élément filaire est composé de fils de polyuréthane mou, un polymère commercial commun et peu onéreux. Le polyuréthane est fondu, extrudé à haute vitesse pour former une fibre de taille micronique. Sur cette fibre est déposée une goutte d'huile silicone et le phénomène de treuil capillaire se manifeste automatiquement, voir Figure 1. On obtient alors un fil, associé à des gouttes d'huile silicone, et qui peut être étiré à plus de vingt fois sa longueur initiale avec une force constante. De plus, ce fil est automatiquement tendu quelle que soit l'extension ; il n'y a pas de fléchissement gravitaire. La retension sous compression signifie qu'il reste donc tendu lorsqu'on rapproche ses extrémités. Enfin, les gouttes lui confèrent un grand pouvoir d'amortissement (absorption de chocs, amortissement de vibrations, etc.). La figure 3 montre que le fil de polyuréthane associé aux gouttes reproduit qualitativement les propriétés mécaniques de la soie de capture (retension sous compression, rigidité adaptable et excellent amortissement). L'ensemble fil / goutte présente une réponse mécanique typique d'un matériau biologique, bien qu'étant complètement artificiel. La figure 3 montre la courbe de traction d'un fil de polyuréthane avec (courbe traits pointillés) et sans (courbe trait plein) goutte. La courbe en trait plein montre les propriétés mécaniques intrinsèques du fil de polyuréthane, semblables à celle d'un élastomère classique type bande de caoutchouc. La courbe en traits pointillés montre la forte extensibilité (multipliée par un facteur 4) du fil lorsqu'il est décoré de gouttes, ainsi que la rigidité adaptable. Cas particulier : activation thermique du phénomène : polyacide lactique 30 (PLA) La rigidité à la courbure d'un fil dépend de son épaisseur et de sa rigidité élastique naturelle en extension (module d'Young). On modifie le module d'Young pour pouvoir déclencher à volonté le mécanisme de treuil. On utilise un fil de PLA dont le module d'Young est de l'ordre du Giga Pascal (GPa), et de 1 à 3 microns de diamètre. Un tel fil, une fois associé aux gouttes d'huile silicone, ne subit pas de mécanisme de treuil car il est trop rigide. Lorsqu'il est chauffé à 75t (températ ure critique de transition vitreuse de ce polymère - on entend par transition vitreuse la transition qui sépare un état vitreux tel que le verre (rigide et cassant) et un état caoutchouteux (mou et extensible)), le fil voit sa rigidité divisée par un facteur 1000 et le phénomène de treuil se manifeste alors directement. En repassant sous la température critique, on « gèle » l'enroulement (voir le paragraphe « Applications, envisagées » ci-après). On peut donc utiliser la température comme commande ou interrupteur de façon à contrôler le phénomène de treuil. De la même manière, l'utilisation de gouttes d'étain fondu (dont la température de fusion est autour de 200t) pourrait permettre d'activer thermiquement le phénomène ou de geler l'enroulement. Le dispositif de l'invention est simple à mettre en oeuvre pour doter des matériaux classiques de propriétés mécaniques extrêmes telles que super extensibilité, adaptabilité de la longueur (méta-matériaux intelligents), excellent amortissement, et parfaite réversibilité parfaite (pas de plasticité ni de fatigue). On décrit en référence aux figures 5A et 5B un autre mode d'utilisation du dispositif. Dans ce mode particulier, on utilise des gouttes d'étain (ou de cire ou un autre matériau facilement liquéfiable) pour déplacer (par translation) des microsystèmes. Deux blocs ou objets faisant partie d'un microsystème doivent être rapprochés (figure 5A). Ils sont reliés par des fils métalliques, ces fils étant associés selon l'invention à de petits morceaux d'étain solide. L'étain est liquéfié (par laser, ou par effet Joule - échauffement du fil lorsque traversé par un courant électrique). Le mécanisme de treuil décrit plus haut s'active et les blocs sont rapprochés l'un de l'autre. Une fois la translation effectuée, l'étain pourra être re-solidifié et le système ainsi bloqué en position « rapprochée ». En changeant (même légèrement) les propriétés mécaniques du fil et du matériau constitutif du corps formant la goutte, le couplage entre la fibre et la goutte qu'elle porte peut avoir un effet d'avalanche et changer complètement les propriétés mécaniques globales. Il est donc possible de passer d'un matériau classique à un matériau possédant des propriétés exceptionnelles, adaptables sous l'effet de stimuli extérieurs, même faibles : la température influe sur la rigidité de la fibre, un champ électrique influe sur l'effet de treuil capillaire de la goutte, de même que des surfactants pouvant répondre à de nombreux stimuli extérieurs tels que l'activation lumineuse, thermique ou électrique. Cependant, il est aussi possible et simple d'utiliser des paramètres qui rendent durables les propriétés mécaniques, tels que dans l'exemple non limitatif de la goutte d'étain solidifiée. La grande liberté sur les paramètres en jeu (tailles de la goutte et de la fibre, rigidité de la fibre et liquide constituant la goutte) permettent en retour une grande liberté sur l'ajustement des nouvelles propriétés mécaniques. Les matériaux ainsi créés peuvent trouver application dans les domaines suivants : 1/ Nanoélectronique/électronique flexible 2/ Nano-robotique 3/ Micro-fabrication 3D compacte, déployable et auto-organisée 4/ Muscle artificiel 5/ Micro actuateur/moteur parfait Les applications citées ci-dessus ne sont nullement limitatives et d'autres applications facilement imaginables peuvent bien sûr être envisagées avec ce type de dispositif. En électronique, on peut ainsi créer un fil métallique conducteur dont les propriétés mécaniques sont rendues adaptables par le procédé de l'invention. Ce fil, dont les jonctions électroniques entre composants 30 deviennent extrêmement déformables, permet de créer des objets qui peuvent se déployer de 10000%, contre 10% dans les applications connues. En robotique, l'ensemble fil / moyen d'enroulement (goutte) peut être utilisé comme moteur. En effet, en enroulant le fil grâce à l'effet de treuil, la goutte applique une force motrice sur le fil, qui peut ensuite être appliquée sur un système extérieur. Cela pourrait aussi servir d'actuateur ou de moteur qui peut être allumé ou éteint à volonté (phénomène. réversible). Un aspect très intéressant de ce moteur/actuateur est qu'aucun matériau n'est physiquement étiré durant l'élongation à faible déformation, ce qui permet d'avoir une réversibilité parfaite du moteur, et donc une durée de vie beaucoup plus importante qu'avec des matériaux classiques qui comportent de la plasticité. Cette invention permet également de limiter la fatigue, phénomènes limitant la performance et provoquant ultimement la rupture En micro-fabrication, le système d'actuateur peut être utilisé pour créer un enroulement local de fil permanent, lorsque la goutte est retirée : si l'on place une goutte sur une fibre rigide, puis que l'on augmente sa température, alors le fil s'enroule dans la goutte, et quand la température rediminue, l'enroulement est « gelé ». Un objet 3D avec une géométrie complexe est ainsi créé de façon simple. (voir figure 6). Pour les matériaux plastiques, le changement d'un paramètre dit d'environnement n'est pas une nécessité. L'enroulement peut se faire naturellement de par l'affinité de l'élément filaire et du moyen d'enroulement, toutefois, les performances s'en trouveront réduites.

De même, plusieurs éléments filaires peuvent être associés pour notamment réaliser un muscle artificiel. En effet, il suffit d'attacher un grand nombre d'éléments filaires/moyens d'enroulement activables entre deux surfaces pour décupler les effets de l'invention et obtenir une fibre musculaire artificielle.

Enfin, l'invention pourra être utilisée pour créer des ressorts ou des objets tridimensionnels complexes, tels qu'une micro-bobine. En effet, il est facilement imaginable de créer un enroulement, par exemple avec une goutte de liquide (cas non limitatif). Cette goutte de liquide, présentant une affinité avec un élément filaire permettra donc à l'élément filaire de s'enrouler dans cette goutte. Une fois enroulé, l'utilisateur peut décider de venir aspirer la goutte, par exemple à l'aide d'une pipette, ou encore de retirer la goutte sans contact, par soufflage ou champ électrique intense pulsé. L'élément filaire se retrouve donc à l'état « enroulé », et un ressort par exemple pourra être créé. Pour que cet enroulement soit stable, il faut cependant que l'élément filaire ait subi des déformations permanentes, soit par la procédure décrite ci-dessus, dans le paragraphe « micro-fabrication », soit par la plastification. (Figure 6) II sera également possible de réaliser, dans le mode particulier de l'invention où le moyen d'enroulement est une goutte, d'encapsuler cette goutte. Cette encapsulation pourra être aussi bien physique, par la construction d'une cage non mouillante pour la goutte (exemple non limitatif), que chimique, par l'utilisation de fluides viscoélastiques, qui possèdent la propriété de se comporter comme un solide en cas de contact rapide, et donc ne pas s'étaler. A titre d'exemple non limitatif, l'élément filaire pourra avoir les caractéristiques suivantes : - Réduction maximale de la longueur initiale d'un fil obtenue avec un échantillon de 8,4 mm de longueur, devenu 1,7 mm après enroulement, soit une réduction de longueur d'un facteur 80 %. Ceci a été fait grâce à une seule goutte d'huile silicone Rhodorsil 47V1000 de 167 microns de diamètre, enroulant 6,7mm en son sein, soit 40 fois sa taille (12,5 tours). - Module d'Young de la fibre utilisée : 12 +1- 1 MPa. - Rayon de la fibre : 2,3 +1- 0,2 microns. (Rayon critique de la fibre 2,6 microns...) - L'élément filaire est une fibre d'Elastollan. L'échantillon d'Elastollan connu (sans goutte) a une extensibilité à la 30 rupture de +530 %, alors que le même échantillon associé à une goutte d'huile silicone (selon l'invention) a une extensibilité à la rupture de plus de 3000 %. Ce fil a été produit de la façon suivante : Quelques granules de TPU Elastollan 1185A sont posées sur une plaque chauffante recouverte de papier aluminium, réglée sur 2301. Quand le 5 TPU fond, une partie est pincée et étirée aussi rapidement que possible par l'opérateur, créant ainsi plusieurs mètres de fibres microniques. Une partie semblant homogène est sélectionnée, et la fibre est enroulée à un bout autour du capteur FemtoTools FT-S1000 monté sur un positionneur linéaire SmarAct SLC-1730 et collé avec de la colle type Loctite® ou 10 SuperGlue® sur une lamelle de verre à l'autre bout. Une goutte d'huile silicone Rhodorsil 47V1000 pend de l'embout d'une seringue de 0.4mm de diamètre, et la fibre est brossée dans le sens de se longueur afin de déposer une grande quantité de liquide.

15 Le temps typique de réaction dynamique du système est de l'ordre de 100 ms. La figure 3 montre les variations de la force de tension en fonction de l'extension (Strain) du système. L'extension est définie comme (L-Lo)/Lo. On voit en Figure 3 la réponse mécanique du système de l'invention : la 20 force de tension en fonction de l'extension (Strain) du système. L'extension est définie comme (L-L0)/Lo où Lo est la longueur du système au départ lorsque beaucoup de fibre est enroulée dans la/les gouttes. En traits pointillés, la réponse du système montrant une super élasticité : la longueur est multipliée par 3,5 (déformation ou « strain » = 2,5) avant 25 d'atteindre la zone où une raideur type ressort se fait ressentir. En traits pleins, on trace pour comparaison la réponse d'une fibre en l'absence de goutte liquide. Il n'y a alors aucune réserve de longueur et le système répond tout de suite comme un ressort. On voit ainsi que la fibre de l'invention (associée à une goutte) a une grande réserve d'extensibilité.

30 L'encart montre pour comparaison la réponse mécanique d'une fibre d'araignée. L'ensemble fil / goutte de l'invention présentant typiquement les mêmes propriétés mécaniques que le fil d'araignée, tout en permettant d'éviter les difficultés de la synthèse de la soie d'araignée et de la caractérisation des gouttes liquides naturelles, présentes sur le fil d'araignée. Les figures 4A et 4B sont des photos montrant une goutte associée à un fil en PLA, respectivement à température ambiante et à 75t. Afin d'illustrer au mieux les résultats issus des figures 4A et 4B, le PLA utilisé pour ces figures possède les caractéristiques suivantes : Module d'Young du PLA : 5 GPa à température ambiante, 70 MPa à 75t. Température de transition vitreuse : 60 C. Rayon du fil utilisé : 1,7 microns (même technique que pour le TPU, excepté que l'on utilise une buse métallique pour l'extrusion à la place de 10 la simple plaque chauffante). Taille de la goutte d'huile silicone 47V1000 : 217 microns de diamètre. Nombre de tours réalisés : 2,5 tours (soit 8 fois la taille de la goutte). 15

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif comprenant un élément filaire et un moyen d'enroulement de ce dernier et associé audit élément filaire, caractérisé en ce que le moyen 5 d'enroulement est apte à passer d'un premier état stable à un second état stable, ce changement d'état se faisant : soit naturellement, de façon que l'énergie d'interaction entre l'élément filaire et l'environnement soit plus élevée que l'énergie d'interaction entre l'élément filaire et le moyen d'enroulement, 10- soit par changement d'un paramètre dit d'environnement, de manière à provoquer l'enroulement de l'élément filaire dans ledit moyen, lors du passage du premier état au second état, de manière à provoquer l'enroulement de l'élément filaire dans ledit moyen. 152. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément filaire possède un diamètre compris entre 0,1 micron et 1 cm et avantageusement possède un diamètre inférieur à 10 microns. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau constituant le moyen d'enroulement est de l'étain, de la cire, 20 du silicone, de l'eau, ou tout liquide mouillant l'élément filaire. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément filaire est constitué de métaux, élastomères ou polymères tels que polyuréthane, caoutchouc synthétique, fibres de nylon, fibres de kevlar, fibres de carbone, acier à haute élasticité, fibres de verre, matériau 25 plastique élastique, matériau super-élastique, ou tout matériau qui peut être obtenu en fibre fine. 5. Procédé de changement d'au moins une propriété mécanique d'un élément filaire, caractérisé en ce qu'on lui associe au moins un corps en matériau fluide, tel que liquide ou gaz, ou solide, et en ce que l'on change 30 au moins une caractéristique du matériau dudit corps, et/ou un paramètrede l'environnement dans lequel est placé le moyen d'enroulement et l'élément filaire, de manière à provoquer l'enroulement de l'élément filaire dans ou autour dudit corps. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit paramètre d'environnement est la température, l'intensité ou le sens du champ électrique, l'intensité ou le sens du champ magnétique, ou une contrainte mécanique. 7. Procédé selon l'une des revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit corps est une goutte de liquide. 108. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit corps est une bulle de gaz. 9. Application du dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, pour constituer un moteur, un activateur, un actuateur, un muscle artificiel, un dispositif destiné à déplacer deux objets ou ensemble reliés aux deux 15 extrémités respectives dudit élément filaire, un ensemble de jonctions électriques ou électroniques de longueur variable, un ressort.