Qu'il s'agisse d'une utilisation régulière, abus ou abus, chaque appareil est voué à développer des fissures à un moment donné. C'est juste la nature des choses.

Les fissures peuvent être particulièrement dangereuses, bien que, lorsque vous travaillez avec des dispositifs biomédicaux qui peuvent signifier la vie ou la mort d'un patient.

Une nouvelle étude d'une équipe de recherche de l'Université de Binghamton utilise la topographie de la peau humaine comme modèle non pas pour prévenir les fissures mais pour les orienter de la meilleure façon possible afin d'éviter les composants critiques et de faciliter les réparations.

L'étude, publié le 17 septembre dans la revue Rapports scientifiques , est dirigé par le professeur agrégé de génie biomédical de l'université de Binghamton Guy German et Ph.D. étudiant Christopher Maiorana. Pour l'étude, Maiorana a conçu une série de membranes monocouche et bicouche à partir de polydiméthylsiloxane (PDMS) à base de silicone, un matériau inerte et non toxique utilisé dans la recherche biomédicale. Intégrés dans les couches se trouvent de minuscules canaux destinés à guider les fissures qui se forment - qui, lorsqu'il fait partie d'un dispositif biomédical, donnerait plus de contrôle sur la façon dont les fissures se forment. Les dommages potentiels pourraient contourner les zones critiques de l'électronique flexible, par exemple, augmentant sa durée de vie fonctionnelle.

"Dans ce domaine relativement nouveau des matériaux hyperélastiques - des matériaux qui peuvent vraiment s'étirer - il y a eu beaucoup de travail, mais pas dans le domaine du contrôle des fractures, " German a déclaré. " Le contrôle de la rupture n'a été exploré que dans des matériaux plus fragiles. "

Ce qui est particulièrement important, Maiorana et German ont dit, a le PDMS comme base pour la membrane flexible, car il est connu pour sa grande variété d'utilisations. L'étude intègre également d'autres matériaux communs.

"Nous le faisons sans utiliser de matériaux exotiques, " a déclaré Maiorana. "Nous n'inventons pas un nouveau métal ou céramique. Nous utilisons du caoutchouc ou modifions le verre normal pour faire ces choses. Nous avons pris cette idée vraiment basique et l'avons rendue fonctionnelle."

Les recherches en cours de German sur la peau humaine lui ont fait comprendre que la couche la plus externe, connue sous le nom de stratum corneum, présente un réseau de microcanaux topographiques en forme de V qui semblent capables de guider les fractures vers la peau.

Cette étude a commencé avec l'idée de recréer cet effet dans des matériaux non biologiques. Les tentatives précédentes pour diriger les microfissures ont utilisé des moyens plus solides, tels que les films de cuivre autour des parties les plus sensibles des composants électroniques flexibles.

"Même si cette membrane ressemble et se sent exactement comme une normale, membrane de forage, " il a dit, "vous l'étirez et vous pouvez obtenir des fissures qui s'écartent à des angles de 45 degrés de l'endroit où elles se seraient normalement fissurées. Je pense que c'est plutôt cool."

En raison de la longue période de fabrication des membranes, Maiorana passait souvent une semaine à en produire un, puis le déchirait en quelques secondes, pour tout recommencer avec le suivant. Il a attribué la précision croissante de la fabrication additive et sa capacité à imprimer des caractéristiques toujours plus petites pour rendre possible la production des membranes.

"Chris concevait ses propres systèmes de fabrication pour fabriquer ces substrats, " L'allemand dit, « parce qu'il a dû imprimer un moule en 3D, puis utiliser ce système intelligent pour contrôler la profondeur de ces canyons dans le substrat. C'est vraiment un défi technique. »

Maiorana a ajouté:"Il y a un certain niveau d'art. Vous pensez qu'il y a tout un processus scientifique, et voici, mais c'est en partie parce que vous avez déjà fait ce processus et que vous savez à quoi il est censé ressembler."

Cette étude, L'allemand a dit, favorise la quête des ingénieurs biomédicaux pour apprendre de ce que la nature a déjà perfectionné.

"Peu importe à quel point vous êtes un bon ingénieur - l'évolution y a pensé en premier, " dit-il. " L'évolution gagne toujours. "