Des chercheurs de la Tufts University School of Engineering ont développé des matériaux en soie qui peuvent se froisser en motifs très détaillés, y compris des mots, des textures et des images aussi complexes qu'un code QR ou une empreinte digitale. Les motifs prennent environ une seconde à se former, sont stables, mais peut être effacé en inondant la surface de la soie de vapeur, permettant aux chercheurs d'« inverser » l'impression et de recommencer. Dans un article publié aujourd'hui dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , les chercheurs démontrent des exemples de motifs de rides de la soie, et envisager un large éventail d'applications potentielles pour les dispositifs électroniques optiques.

Le textile intelligent profite de la capacité naturelle des protéines de la fibre de soie - la fibroine - à subir un changement de conformation en réponse aux conditions extérieures, y compris l'exposition à la vapeur d'eau, vapeur de méthanol et rayonnement UV. Vapeur d'eau et de méthanol, par exemple, peut pénétrer dans les fibres et interférer avec les liaisons croisées hydrogène dans la fibroïne de soie, l'amenant à se "démêler" partiellement et à relâcher la tension dans la fibre. Profitant de cette propriété, les chercheurs ont fabriqué une surface de soie à partir de fibroïne dissoute en la déposant sur une fine membrane en plastique (PDMS). Après un cycle de chauffage et de refroidissement, la surface en soie de la bicouche soie/PDMS se plie en rides nanotexturées en raison des différentes propriétés mécaniques des couches.

L'exposition d'une partie de cette surface ridée à de l'eau ou à de la vapeur de méthanol provoque le relâchement des fibres et l'aplatissement des rides. La surface lisse transmet plus de 80% de la lumière, tandis que la surface ridée ne laisse passer que 20 % ou moins, créant un contraste visible et la perception d'un motif imprimé. La surface peut être sélectivement exposée à la vapeur à l'aide d'un masque à motifs, résultant en un motif assorti dans la soie texturée. Des motifs peuvent également être créés en déposant de l'eau par impression jet d'encre. La résolution de cette méthode d'impression est déterminée par la résolution du masque lui-même, ou le diamètre de la buse de l'imprimante à jet d'encre.

Alternativement, l'utilisation des UV crée un masque virtuel, étant donné que les parties exposées aux UV de la surface de la soie deviennent moins perméables à l'eau ou au méthanol et restent plissées lorsqu'elles sont traitées à la vapeur, tandis que les parties non exposées aux UV absorbent la vapeur et s'aplatissent. Le motif imprimé reflète le motif de la lumière UV exposée à la surface de la soie.

Après avoir effacé un motif avec de la vapeur, la soie texturée peut être régénérée avec un cycle de chauffage et de refroidissement. Les auteurs ont démontré la capacité d'imprimer des motifs sur au moins 50 cycles, sans aucune diminution de contraste ou de résolution.

"Nous pouvons imprimer des motifs d'une résolution remarquablement élevée dans la soie - et nous avons même montré que nous pouvons capter le motif d'humidité laissé par une empreinte digitale, " dit Yu Wang, stagiaire post-doctoral à la Tufts University School of Engineering, et premier auteur de l'étude. "Mais au-delà de la nouveauté de l'impression réversible, il existe de nombreuses autres applications fonctionnelles que la technologie de modelage de la soie pourrait fournir."

La liste des applications potentielles que Wang pointe pour inclure des matériaux avec des propriétés optiques accordables, dont certains peuvent impliquer l'utilisation de dopants qui permettent au tissu à motifs d'absorber ou d'émettre différentes longueurs d'onde de lumière et d'énergie, ou ne présentent des motifs que sous des angles spécifiques ; et des matériaux qui modulent leurs propriétés thermiques, changer la quantité de chaleur qu'ils laissent passer. En raison de la biocompatibilité des fibres de soie, le matériau de microstructuration pourrait être utilisé dans diverses applications biomédicales.

L'étude a également démontré comment les motifs pouvaient être activés et désactivés à volonté en connectant la bicouche à un petit élément chauffant électrique, transition de la soie entre les états ridée et sans rides.

« En raison de sa polyvalence, et facilité de fabrication, Je pense qu'il peut y avoir de nombreuses applications futures que nous et d'autres proposerons que nous n'avons même pas encore imaginées, " dit Fiorenzo Omenetto, auteur correspondant et professeur d'ingénierie Frank C. Doble à la Tufts' School of Engineering.