Microsphères, des microlentilles et des microfibres peuvent maintenant être produites en irradiant un jet de fluide avec de la lumière ultraviolette. Le résultat est que localement, un polymère d'une forme souhaitée est formé. Ce processus, appelée photopolymérisation à l'air, permet la fabrication d'une large gamme de microparticules bio-inspirées. La technique est plus rapide que les techniques existantes et délivre des particules de qualité très constante. Des chercheurs de l'Université de Twente présentent leurs travaux en Matériaux avancés du 4 décembre.

Les matériaux bio-inspirés sont très demandés, y compris les microparticules qui stimulent la circulation sanguine ou améliorent l'administration du vaccin, des patchs avec des micro-aiguilles qui injectent sans douleur des microfibres se fixant sur votre corps, et des microlentilles imitant des yeux d'insectes. Ceux-ci nécessitent des blocs de construction bien définis qui peuvent être assemblés en grandes quantités. Toujours, les processus de fabrication existants sont à forte intensité de main-d'œuvre, trop lent, difficile à adapter ou entraîner un écart de taille excessif. La création des particules peut être effectuée à l'aide de la technologie de laboratoire sur puce, qui est précis mais lent, ou en utilisant des techniques de gravure chimique nécessitant plusieurs étapes de traitement. Dans leur étude, les chercheurs montrent qu'il est possible de produire les particules souhaitées à partir d'un flux liquide continu jusqu'à 4000 particules par seconde.

Irradiation UV 'sur le flux'

À première vue, cela ressemble à une impression à jet d'encre :un jet de liquide sort d'une buse et le flux continu se brise en gouttelettes. Dans ce cas, cependant, les chercheurs irradient le fluide avec de la lumière ultraviolette. Sur le site d'irradiation, le liquide forme un polymère et se solidifie.

Jieke Jiang, premier auteur de l'article, dit, "Le matériau que nous créons est déterminé par l'emplacement. Si nous illuminons le jet liquide de diacrylate de polyéthylène glycol alors qu'il est encore continu, nous pouvons créer des fibres. Si le jet se brise en gouttelettes, nous pouvons faire des microsphères. Grâce à la lumière pulsée, on peut créer des fibres d'une longueur très bien déterminée. Mis à part cela, nous sommes capables de jouer avec la chimie. En ajoutant du polyuréthane, par exemple, nous pouvons fabriquer des fibres plus résistantes. Nous sommes capables de contrôler toutes ces propriétés d'une manière très précise."

Fibres de Janus

Il est même possible de créer des fibres creuses, fibres dites de Janus :Comme la tête de Janus, avec ses deux visages, le procédé combine deux matériaux. Ceci est rendu possible en éclairant non pas un mais deux jets de liquide au même endroit. En utilisant deux matériaux, des fibres actives sont créées qui peuvent répondre aux stimuli. La technique est capable de créer des microlentilles bien définies qui pourraient améliorer l'efficacité énergétique des cellules solaires ou améliorer le rendement des écrans LED.

Plus tôt, les chercheurs de l'UT ont présenté une technique d'impression de gels en laissant deux jets de liquide se rejoindre. Le chef d'équipe Claas Willem Visser a déclaré :"Nous avons appelé cela microfluidique dans l'air, et la technique de polymérisation que nous avons maintenant développée en est une nouvelle version. La technologie a conduit à la société IamFluidics, visant des microparticules durables pour la pharmacie, sciences de la vie et cosmétiques, en évitant l'utilisation de matières plastiques. A plus long terme, nous pensons qu'il sera possible d'utiliser des particules pour imprimer des tissus vivants, pour l'ingénierie tissulaire, par exemple."