Électricité guidée par ultrasons

L’électricité est naturellement imprévisible, nécessitant généralement des fils et des circuits pour être contrôlée. Cependant, des chercheurs en Europe et au Canada ont réussi à diriger des étincelles dans l’air libre et autour d’obstacles à l’aide d’ondes ultrasonores.

Dans l’air libre, l’électricité se propage de manière aléatoire, à l’image d’un éclair. Son trajet est influencé par de légères variations de densité de l’air, la distribution des charges et l’attraction vers les objets métalliques. La gestion de ces facteurs rend le contrôle précis difficile.

Contrôle précis des étincelles électriques dans l’air

Dans une étude récente, des chercheurs de l’Université d’Helsinki, de l’Université publique de Navarre et de l’Université de Waterloo ont mis au point une technique permettant de diriger des étincelles électriques dans l’air. Cette méthode permet de guider les étincelles avec une précision telle qu’elles peuvent contourner des obstacles et atteindre des points ciblés sur un matériau, même s’il n’est pas conducteur.

« Nous avons observé ce phénomène pour la première fois il y a plus d’un an, mais il nous a fallu des mois pour le contrôler et encore plus pour le comprendre », explique Asier Marzo, responsable de l’étude.

L’élément clé de cette technique est l’ultrason. À ces fréquences, les ondes sonores génèrent une pression de l’air suffisante pour faire léviter de petits objets. Bien qu’elles ne poussent pas directement l’électricité, elles façonnent efficacement son trajet.

Lorsqu’une étincelle se forme, elle chauffe l’air environnant, provoquant son expansion et une baisse de densité. L’électricité ayant naturellement tendance à se déplacer dans l’air de moindre densité, l’étincelle suit cette direction. Les impulsions ultrasonores modulent cet air chaud et moins dense, permettant de guider le déplacement des étincelles avec une précision remarquable.

Des émetteurs d’ultrasons guident les étincelles avec précision

Pour tester cette méthode, l’équipe a utilisé deux réseaux circulaires d’émetteurs ultrasonores placés autour du point d’étincelle d’une bobine de Tesla. Une fois activés, ces émetteurs ont transformé l’étincelle de plasma d’un motif chaotique et ramifié en une ligne unique et contrôlée. En inclinant l’anneau d’émetteurs ou en ajustant l’intensité de certains d’entre eux, les chercheurs ont pu diriger l’étincelle dans des directions précises.

Cette technique a permis à l’équipe de guider le plasma vers certains électrodes tout en évitant d’autres, ouvrant la voie à des commutations contrôlées dans des circuits sans fil. Elle a également permis aux étincelles d’atteindre des matériaux normalement inaccessibles à l’électricité. Parmi les applications potentielles figurent la gravure de motifs sur des colonies bactériennes et la création de dispositifs haptiques délivrant des sensations plasma de faible puissance sur la peau.

« Je suis enthousiaste à l’idée d’utiliser de légères étincelles pour générer des sensations tactiles contrôlées sur la main, ce qui pourrait aboutir au premier système Braille sans contact », a déclaré Josu Irisarri, premier auteur de l’étude.

L’étude a été publiée dans Science Advances.

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