Un groupe de chercheurs de l'École technique supérieure d'ingénierie de l'Université de Séville a obtenu des filaments et des fibres à partir de liquides très visqueux avec une technologie généralement utilisée pour produire des gouttes. Grâce à leurs recherches, ils ont découvert les conditions nécessaires à la formation de filaments d'épaisseurs inférieures à 50 micromètres.

Les experts rapportent qu'il y a un moment où un polymère à l'état liquide - en particulier celui qui a été travaillé à partir de polyéthylène glycol, qui est largement utilisé dans l'industrie - montre une plus grande élasticité telle que, au lieu de se briser et de former des gouttes, le liquide s'étire, qui forme des filaments. Le processus de génération de ces filaments est contrôlé par des paramètres comme le poids moléculaire du polymère et sa concentration sur le liquide, ainsi que la pression utilisée dans l'appareil.

Pour cette étude, les chercheurs ont utilisé la technologie de flou de flux. Cette technologie, développé par le professeur de l'Université de Séville Alfonso Gañan Calvo, est une méthode très efficace pour atomiser des liquides appelée nébulisation.

Cette technologie consiste à utiliser un courant d'air pour briser un liquide et produire des gouttes à la manière des systèmes de nébulisation qui servent à rafraîchir les terrasses en été. Les dispositifs de flou de flux sont très efficaces car ils canalisent l'énergie contenue dans le courant gazeux pour la génération de gouttes au moyen d'un mélange vigoureux avec le liquide, éviter les pertes par d'autres mécanismes.

En outre, il a été démontré que les dispositifs pneumatiques de floutage du flux produisent jusqu'à 50 fois plus de surface pour chaque litre de liquide nébulisé. Cela se traduit par des gouttes jusqu'à 50 fois plus petites qu'avec d'autres atomiseurs. Cela est dû au fait que les nébuliseurs à flou de flux concentrent l'énergie à un point tel qu'ils sont capables d'atomiser des substances aussi visqueuses que de la peinture, ou, comme dans ce cas, solutions de polymères à haute concentration.

"En utilisant une caméra ultra-rapide capable d'enregistrer un million d'images par seconde, on peut observer que dans certaines conditions d'utilisation avec des dispositifs de floutage de flux, les solutions de polyéthylène glycol et les solutions d'autres polymères ne forment pas de gouttes, mais fragmenter en fins "fils" qui, lorsqu'il est emporté par un courant d'air, s'allonger en sortant de l'atomiseur. Le diamètre de ces filaments est réduit, en partie parce que le polyéthylène glycol est un liquide viscoélastique fluidifiant par cisaillement. Cela signifie que lorsqu'il s'étire, il devient moins visqueux, pour qu'il devienne toujours plus facile à étirer, " explique Luis Modesto López, Professeur de l'Université de Séville et auteur de l'étude.

Fibres polymères à 3kg/heure

Les polymères sont courants dans les produits commerciaux. Parmi les polymères naturels les plus courants figurent la soie, Liège, cellulose et amidon. Les polymères synthétiques sont généralement trouvés comme revêtements qui offrent une fonctionnalité spécifique aux matériaux, par exemple, en les rendant résistants à l'humidité ou à la corrosion.

"Dans le monde d'aujourd'hui, il existe un grand intérêt scientifique et technologique pour l'utilisation de fibres polymères pour réaliser :des armatures pour la conception de matériaux artificiels biocompatibles, surfaces aux propriétés antibactériennes, matériaux pour l'administration ciblée de médicaments, des matières textiles protectrices capables de bloquer certaines substances spécifiques, ou comme matériau de renfort. Cependant, la fabrication à l'échelle industrielle de ces matériaux passe par leur fabrication en grande quantité. Cette étude revêt une importance particulière car elle fournit une base pour le développement d'un nouveau procédé qui permettra de produire des filaments et des fibres polymères à des niveaux élevés, de l'ordre de 3kg/heure à l'aide d'un simple nébuliseur, tandis qu'avec les techniques les plus courantes d'usage courant, ils sont produits à raison de 1g/heure, " ajoute le chercheur.

Une autre application pourrait être dans le domaine de l'impression 3D, étant donné que cette technologie permet de gérer un polymère. En outre, l'étude a une grande variété d'applications dans le domaine de la science des matériaux, car il ouvre les portes à la production d'une grande variété de matériaux composites.