Actuateurs electro-actifs

BENSE, HADRIEN; ROMAN, BENOÎT; BICO, JOSÉ; M. TREJO

Paris

Conferencia; Rencontre du Nonlineaire; 2014

Les polym` eres ´ electroactifs sont une nouvelle classe de mat´ eriaux qui, sous l?effet d?une stimulationpar un champ ´ electrique, se d´ eforment m´ ecaniquement. Ils peuvent ainsi ? etre utilis´ es comme actionneursou comme senseurs.Parmi les diff´ erents types de mat´ eriaux ´ electro-actifs, les ´ elastom` eres di´ electriques ont un principede fonctionnement relativement simple [1] : une feuille de polym` ere est recouverte de part et d?autred?une couche conductrice extensible (noir de carbone par exemple). Ce syst` eme constitue un condensa-teur, ainsi lorsqu?un voltage est appliqu´ e, les couches conductrices - les ´ electrodes - se chargent avec dessignes oppos´ es. Cette charge cr´ ee une force s?exer¸ cant entre les plaques du condensateur qui comprime lafeuille ´ elastique, celle-ci ´ etant incompressible (son coefficient de Poisson est proche de 0.5) elle se dilatelat´ eralement . De tels syst` emes, lorsqu?ils sont pr´ e-´ etir´ es d´ emontrent jusqu?à 200% d?augmentation desurface lorsqu?un haut voltage est appliqu´ e [2].Jusqu?à pr´ esent la plupart des ´ etudes consistait à jouer sur la physico-chimie des membranes et leurextension initiale afin d?obtenir les plus grandes d´ eformations possibles [1]. Notre int´ er? et se porte plutôtsur l?effet de la structure et les conditions aux limites qui conduisent à des instabilit´ es et des d´ eformationshors du plan. De telles instabilit´ es de flambages ne sont pas observ´ es dans les autres ´ etudes à cause desforts chargements en tension, elles sont en revanche fr´ equentes dans les plaques minces comportant destensions internes (comme dans le d´ echirement de feuilles ductiles qui conduit à une morphologie en feuillede salade [3]).En guise de premier pas, nous nous proposons d?´ etudier des g´ eom´ etries simples dans lesquelles l?´ echantillonest partiellement recouvert d?une couche conductrice. Nous ´ etudions par exemple les instabilit´ es de flam-bage qui apparaissent lorsque la pression ´ electrique est appliqu´ ee sur un disque au centre de la membraneou encore sur une couronne. Sur le long terme nous esp´ erons utiliser ces instabilit´ es afin de d´ eployer dessurfaces tri-dimensionnelles à la demande.