Les actionneurs souples sont devenus une technologie clé dans le domaine des systèmes musculaires artificiels, ouvrant de nouvelles perspectives pour des dispositifs capables de dépasser les limitations des actionneurs rigides traditionnels. Grâce à l’utilisation de matériaux intelligents, les actionneurs souples peuvent reproduire les mouvements naturels des muscles biologiques avec une plus grande précision et flexibilité, offrant ainsi des applications innovantes dans des domaines aussi variés que la chirurgie, la robotique, ou encore les dispositifs médicaux. Cette thèse se concentre spécifiquement sur l’amélioration des propriétés d’actionnement des matériaux composites à transition de spin (TS). Différentes stratégies de synthèse ont été explorées, notamment la méthode des micelles inverses et la modification post-synthétique, afin de produire des nanoparticules à TS avec des morphologies et des propriétés contrôlées. L’incorporation de ces particules dans des matrices polymères, telles que le polyuréthane thermoplastique (TPU), a permis de développer des films composites avec des propriétés mécaniques optimisées. Cette thèse explore également la fabrication d’actionneurs bicouches, où des films composites à TS sont combinés avec une couche conductrice pour permettre un actionnement électrothermique. Ces dispositifs ont montré des performances prometteuses en termes de déplacement, de stabilité et de contrôlabilité, ouvrant la voie à des systèmes robotiques souples plus efficaces et adaptables. En parallèle, l'intégration de capacités d'auto-guérison dans ces composites, permettant de réparer les dommages subis au cours des cycles d’actionnement, a été une autre avancée majeure de ce travail. Ce processus d'auto-cicatrisation, basé sur des liaisons dynamiques intrinsèques au polymère, devrait améliorer la durabilité et la longévité des systèmes d'actionnement. Ce travail contribue de manière significative à l’avancement des matériaux intelligents et à leur intégration dans les technologies d’actionnement souple, avec un fort potentiel pour des applications futures dans divers secteurs industriels et médicaux. |
Soft actuators have become a key technology in the field of artificial muscle systems, opening up new possibilities for devices capable of surpassing the limitations of traditional rigid actuators. Thanks to smart materials, soft actuators can replicate the natural movements of biological muscles with great precision and flexibility, offering innovative applications in various fields such as surgery, robotics, and medical devices. This thesis specifically focuses on improving the actuation properties of Spin crossover (SCO) Nano-composite materials. Various synthesis strategies have been explored, including the reverse micelle method and post-synthetic modification, to produce SCO nanoparticles with controlled morphologies and transition temperature just above room temperature. Incorporating the SCO particles into polymer matrices, such as thermoplastic polyurethane (TPU), has enabled the development of composite films with optimized mechanical properties. This thesis also explores the fabrication of bilayer actuators, where composite films are combined with conductive layer to enable electrothermal actuation. These devices have shown promising performance in terms of displacement, stability, and controllability, paving the way for more efficient and adaptable soft robotic systems. In parallel, the integration of self-healing capabilities into these composites, allowing them to repair damage sustained during actuation cycles, has been another major advancement of this work. This self-healing process, based on intrinsic dynamic bonds within the polymer should enhance the durability and longevity of the actuation systems. In summary, this work makes a significant contribution to the advancement of smart materials and their integration in soft actuation technologies, with strong potential for future applications in various industrial and medical sectors. |