24-08-2002

Étonnants Fluides magnétiques

traduction de Didier Jamet

Les astronautes à bord de la Station Spatiale Internationale étudient en ce moment d’étranges fluides qui pourraient bien un jour couler dans les veines des robots et aider les constructions à résister aux tremblements de terre.

Dictionnaire

Gravitation

Première partie

À défaut de le voir de vos yeux vus, vous n’allez peut-être pas y croire.

Une pâte grise dégouline le long de la paroi d’un récipient de laboratoire. Elle se dirige vers la table, mais avant qu’elle n’y parvienne, un sourd vrombissement emplit l’air. Quelqu’un vient de mettre un électroaimant sous tension. La chose durcit, palpite, puis reprend sa descente après que le vrombissement se soit tu.

Est-ce vivant ?

Non, juste magnétisé.

« Nous les appelons fluides magnéto rhéologiques – fluides MR en abrégé. » nous apprend Alice Gast, professeur de génie chimique au MIT, le célèbre Institut Technologique du Massachusetts « Ce sont des liquides qui durcissent ou changent de forme en présence d’un champ magnétique ».

Vous pouvez reproduire un de ces exotiques fluides à la maison : mélangez simplement de la limaille de fer réduite en poudre avec un liquide visqueux comme de l’huile de maïs, et le tour est joué ! Vous venez de créer un fluide MR simple. Tenez un aimant à proximité et les particules de fer s’aligneront d’un bout à l’autre, formant un treillis rigide qui donnera de la consistance au mélange. Retirez l’aimant, le fluide retournera à son état flasque originel.

Si vous êtes l’heureux possesseur d’une voiture de course ou d’une Cadillac, il se peut que vos amortisseurs soient à base de fluides MR. La dureté des chocs magnétiques peut être contrôlé électroniquement plusieurs milliers de fois par seconde, procurant une remarquable qualité d’amortissement. Des dispositifs similaires mais beaucoup plus puissants ont été installé au Musée National Japonais de Science Emergente, ainsi que sur le pont du lac Dong Ting en Chine. Ils sont là pour compenser les vibrations causées par les tremblements de terre et les rafales de vent.

L’amortissement du mouvement est peut-être la plus utile des applications des fluides MR pour le contexte technologique actuel, mais bien plus est possible. « Il y a foule d’applications possibles pour ces fluides, ce qui les rend passionnant » confirme Gast.

Certaines sont plutôt d’avant garde. Par exemple, des fluides MR coulant dans les veines de robot pourraient un jour animer mains et membres de façon aussi naturelle que chez n’importe quel humain. Les éditeurs pourraient publier des textes magnétiques déformables en Braille que les lecteurs pourraient faire défiler. Il devrait même être possible d’entrainer des étudiants en médecine sur des patients synthétiques avec des organes MR qui se compriment et se découpent comme des vrais.

Il reste beaucoup de problèmes à régler avant que de telles prouesses soient possibles. Comment contrôler un champ magnétique et l’appliquer avec une précision remarquable n’importe où dans un fluide MR ? Les chercheurs ne sont pas sûrs. Mais c’est une autre histoire. Tout aussi crucial se révèle l’arrangement interne des fluides MR eux-mêmes. « Il nous faut en apprendre beaucoup plus sur la physique fondamentale des fluides MR » confirme Jack Lekan, du Centre de Recherche Glenn de la NASA.p>

C’est justement l’objectif de la mission InSPACE qui se trouve à l’heure actuelle à bord de la Station Spatiale Internationale. Gast a développé InSPACE, condensé en anglais de « Etude de la structure des agrégats paramagnétiques au sein d’émulsions colloïdales », en collaboration avec les scientifiques et les techniciens du centre de recherche Glenn. Gast est le chercheur référent, Lekan est chef de projet.

InSPACE explorera un aspect étonnant des fluides MR : quand les champs magnétiques sont rapidement désactivés puis réactivés, les particules en suspension dans les fluides MR de basse densité ont parfois tendance à se regrouper. Au cours du temps, ces regroupements ressemblent un peu à des poissons vus du dessus d’un aquarium.

Les fluides MR présentant ce genre de motifs ne se comportent pas comme ils devraient une fois soumis à l’action d’un champ magnétique. Le motif « en poissons » est fragile et prend environ une heure pour se développer complètement. Ça ne se produit pas dans les fluides MR qui sont constamment agités et mélangés, comme les amortisseurs de voiture par exemple, mais ça pourrait s’avérer gênant pour d’autres applications.

Même la plus infime attraction gravitationnelle peut affecter le motif en poissons. Très frustrant pour les scientifiques voulant étudier la physique sous-jacente. C’est pourquoi Gast et ses collègues envoient les fluides MR en orbite. À bord de la station spatiale, les astronautes peuvent exposer un fluide en apesanteur aux impulsions magnétiques et enregistrer ce qui se passe

« les astronautes font partie intégrante de l’étude » remarque Lekan. Ils auront accès à la « boite à gant » de microgravité, où se déroulera l’expérience, afin d’aligner et de mettre au point les appareils de prise de vue sur un point de seulement 0,2 millimètres de diamètre. Si une bulle de fluide menace de passer dans le champ, ils la repousseront d’une chiquenaude.

Suite de cet article: Les fluides MR libèrent la ménagère
(lien ci-dessous)