Ces tuyaux imprimés en 3D inspirés par les intestins de requin surpassent les vannes Tesla.

Les scientifiques de l’Université de Washington ont recréé les formes en spirale distinctives des intestins de requin dans des tuyaux imprimés en 3D afin d’étudier l’écoulement fluide unique à l’intérieur des spirales. Leurs prototypes ont maintenu les fluides en circulation dans une direction préférée sans avoir besoin de clapets pour contrôler cet écoulement et ont donné des performances significativement meilleures que les soi-disant « valves Tesla », notamment lorsqu’elles sont fabriquées en polymères souples, selon un nouvel article publié dans les Comptes rendus de l’Académie nationale des sciences. Comme nous l’avons déjà signalé, en 1920, l’inventeur d’origine serbe Nikola Tesla a conçu et breveté ce qu’il a appelé un « conduit valvulaire » : un tuyau dont la conception interne garantit que le fluide s’écoulera dans une direction préférée, sans avoir besoin de pièces mobiles, le rendant ainsi idéal pour des applications microfluidiques, entre autres utilisations. La clé de la conception ingénieuse de la valve de Tesla est un ensemble de boucles asymétriques et interconnectées en forme de larmes. Dans sa demande de brevet, Tesla a décrit cette série de 11 segments de contrôle de l’écoulement comme étant constituée « d’agrandissements, de récessions, de projections, de déflecteurs ou de godets qui, tout en offrant pratiquement aucune résistance au passage du fluide dans une direction, autre que la friction de surface, constituent une barrière presque infranchissable à son écoulement dans l’autre direction ». Et comme il parvient à cela sans pièces mobiles, une valve Tesla est beaucoup plus résistante à l’usure et à la détérioration d’une utilisation fréquente. Tesla affirmait que l’eau s’écoulerait à travers sa valve 200 fois plus lentement dans une direction que dans une autre, ce qui était peut-être une exagération. Une équipe de scientifiques de l’Université de New York a construit une valve Tesla fonctionnelle en 2021, conformément à la conception de l’inventeur, et a testé cette affirmation en mesurant l’écoulement de l’eau à travers la valve dans les deux directions à diverses pressions. Les scientifiques ont constaté que l’eau ne s’écoulait que environ deux fois plus lentement dans la direction non préférée. Le débit s’est avéré être un facteur critique. La valve offrait très peu de résistance à des débits lents, mais une fois que ce débit dépassait un certain seuil, la résistance de la valve augmentait également, générant des écoulements turbulents dans la direction opposée, obstruant ainsi le tuyau de tourbillons et de courants perturbateurs. Ainsi, elle fonctionne en réalité plus comme un interrupteur et peut également aider à lisser les écoulements pulsants, semblable à la façon dont les convertisseurs AC/DC transforment les courants alternatifs en courants continus. Cela aurait même pu être l’intention originelle de Tesla en concevant la valve, étant donné que sa plus grande revendication est d’avoir inventé à la fois le moteur AC et un convertisseur AC/DC.