Schéma (en bas) et micrographies électroniques (en haut) de la croissance d'un film de polystyrène en nid d'abeille par la technique de la figure du souffle. Crédit :STAM
Les chercheurs produisent des films en forme de nid d'abeilles en utilisant une approche qui imite ce qui se passe lorsque nous respirons sur une surface de verre. Les films ont une utilisation potentielle dans de nombreuses applications, de la régénération tissulaire et la biodétection aux cellules solaires, explique un article de la revue Science et technologie des matériaux avancés .
Hiroshi Yabu, scientifique en matériaux de l'Université de Tohoku, a passé en revue les dernières recherches sur la fabrication de films en nid d'abeille à l'aide de la technique de la figure du souffle. Cette technique s'appuie sur des années de recherche pour comprendre ce qui se passe lorsqu'un brouillard respiratoire se forme sur une surface de verre, et comment se forment les gouttelettes de rosée.
Les gouttelettes d'eau se condensent lorsque de l'air humide passe sur certaines substances mélangées à des solvants. Ils forment un ensemble très uniforme, tableau serré et s'enfoncer dans la substance. Lorsque le solvant s'évapore ensuite, un poreux, formes de film en nid d'abeille.
Ces films en nid d'abeille ont un large éventail d'applications potentielles en fonction de leurs propriétés individuellement uniques. Par exemple, le décollement d'un film en nid d'abeille d'une plaquette de silicium conduit à la formation de pointes de taille nanométrique sur la plaquette, le rendre « antireflet »; une propriété qui pourrait être utilisée pour améliorer l'efficacité des cellules solaires.
Les films pourraient également être utilisés comme échafaudage pour la régénération tissulaire. Des recherches sont en cours pour développer des films en nid d'abeilles biodégradables avec des propriétés qui encouragent la croissance de types spécifiques de cellules et de tissus.
Une membrane filtrante à eau préparée par la technique de la figure du souffle, vues à différentes étapes de synthèse et grossissements. Crédit :MDPI
"La production de films en nid d'abeille peut être réalisée à l'échelle industrielle, élargissant considérablement leurs applications possibles dans des domaines tels que l'optique, photonique, science des surfaces, biotechnologie, et médecine régénérative, " dit Yabu.
Les chercheurs étudient diverses substances et techniques de fabrication pour fabriquer ces films à différentes fins. Par exemple, le dépôt de métaux sur des films en nid d'abeille déjà formés peut modifier leurs propriétés, comme les rendre conducteurs de chaleur et d'électricité. En revanche, les films fabriqués à partir de complexes polyioniques d'acides polyamiques peuvent résister à la chaleur. Les films qui contiennent des composés « photochromiques » changent de couleur lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Des films hautement hydrofuges peuvent être fabriqués en utilisant un type de copolymères à base de fluor.
Les scientifiques expérimentent également la modification des formes des films en les étirant et en les rétrécissant, et avec des moyens de contrôler les gouttelettes d'eau et la taille et la forme des pores qui en résultent. Par exemple, l'ajout de nanoparticules ou le réglage de la direction du flux d'air sur la solution de séchage conduit à des pores elliptiques, plutôt que rondes.
