Faire voler des mini-drones, bientôt une réalité ?

Jusqu’à quel point peut-on miniaturiser des drones ? Et comment les faire se déplacer quand ils atteignent un poids très faible ? Une équipe de chercheurs chinois, coréens et américains s’est penchée sur cette question en s’inspirant des graines dispersées par le vent.

Les plantes répandent en effet leurs graines grâce à une grande variété de stratégies passives. Et certaines d’entre elles utilisent le vent pour faciliter le transport sur de grandes distances. Parmi les stratégies les plus connues, on retrouve les parachutistes comme le pissenlit, ou les hélicoptères comme l’érable. C’est d’ailleurs à ce dernier type de graine que les chercheurs se sont intéressés.

Ils ont étudié l’aérodynamisme des graines de Tristellateia australasiae, une liane d’ornement dont les graines en forme d’étoile ont des sortes d’ailes qui leur permettent de tomber selon une rotation lente et contrôlée. Pour identifier la structure la plus idéale, les scientifiques ont réalisé une modélisation informatique à grande échelle de la circulation de l’air. Sur la base de cette modélisation, ils ont ensuite construit et testé des structures en laboratoire, en utilisant des méthodes avancées d’imagerie et de quantification des modèles d’écoulement.

« Nous avons pu construire des structures qui tombent avec des trajectoires plus stables et à des vitesses terminales plus lentes que les graines équivalentes que vous verriez tomber des plantes ou des arbres », estime John Rogers, l’un des chercheurs qui a participé à l’étude, sur le site de Northwestern University.

Des mini-puces volantes

Les appareils conçus ne volent donc pas à proprement parler, mais leur design leur permet de tomber très doucement tout en avançant le plus loin possible. De la taille d’un grain de sable, ils sont constitués de composants électroniques de très petites tailles et d’ailes. L’équipe de recherche utilise d’ailleurs le terme de mini-puces volantes plutôt que mini-drones.

Ils ont réalisé des tests avec des capteurs, une source d’alimentation qui peut récupérer l’énergie ambiante, un stockage de mémoire et une antenne qui peut transférer sans fil des données vers un téléphone intelligent, une tablette ou un ordinateur.

Applications potentielles

En laboratoire, les scientifiques ont équipé un appareil de tous ces éléments pour détecter les particules dans l’air. Dans un autre exemple, ils ont incorporé des capteurs de pH qui pourraient être utilisés pour surveiller la qualité de l’eau et des photodétecteurs pour mesurer l’exposition au soleil à différentes longueurs d’onde.

Mais les chercheurs imaginent d’autres applications. De vastes essaims pourraient par exemple être largués d’un avion ou d’un bâtiment et largement dispersés pour surveiller les efforts d’assainissement de l’environnement après un déversement de produits chimiques ou pour suivre les niveaux de pollution de l’air à différentes altitudes.

Des composants biodégradables

« Nous reconnaissons que la récupération de grandes quantités de micropuces pourrait être difficile », admet le chercheur américain. Pour répondre à cette préoccupation, ils utilisent des composants particuliers développés dans le même laboratoire que celui qui a développé ces mini-drones. Ces composants électroniques transitoires seraient capables de se dissoudre sans danger dans l’eau une fois qu’ils ne sont plus nécessaires. « Nous fabriquons de tels systèmes électroniques physiquement transitoires à l’aide de polymères dégradables, de conducteurs compostables et de puces de circuits intégrés solubles qui disparaissent naturellement en produits finaux respectueux de l’environnement lorsqu’ils sont exposés à l’eau », explique John Rogers.

Image de une : l’image choisie ne représente pas des mini-drones, mais des drones de taille ordinaire. Cette image vise seulement à illustrer la thématique traitée dans cet article. Les mini-drones en question ont déjà fait l’objet d’un dessin que nous avons publié sur notre site.