Photo (à gauche) d'une forêt de nanofils pulvérisée sur un arbre miniature, avec une couleur (violet) provenant de nanoparticules d'or incorporées. Image au microscope électronique (à droite) du mélange nanofil/nanoparticules. Crédit :(à gauche) Jonathan P. Singer ; (à droite) Lin Lei
Les ingénieurs ont inventé un moyen de pulvériser des fils extrêmement fins faits d'un matériau à base de plantes qui pourraient être utilisés dans les filtres de masque N95, appareils qui récupèrent l'énergie pour l'électricité, et potentiellement la création d'organes humains.
Le procédé consiste à pulvériser de la méthylcellulose, une matière plastique renouvelable dérivée de la cellulose végétale, sur des objets imprimés en 3D et autres allant de l'électronique aux plantes, selon une étude menée par Rutgers dans la revue Horizons de matériaux .
"Cela pourrait être le premier pas vers la fabrication en 3D d'organes avec les mêmes types de propriétés étonnantes que celles observées dans la nature, " a déclaré l'auteur principal Jonathan P. Singer, professeur adjoint au Département de génie mécanique et aérospatial de l'École de génie de l'Université Rutgers-Nouveau-Brunswick. « A plus court terme, Les masques N95 sont demandés comme équipement de protection individuelle pendant la pandémie de COVID-19, et notre méthode de pulvérisation pourrait ajouter un autre niveau de capture pour rendre les filtres plus efficaces. L'électronique comme les LED et les récupérateurs d'énergie pourraient également en bénéficier."
Les fils fins (nanofils) en matière molle ont de nombreuses applications, y compris les cils qui gardent nos poumons propres et les soies (structures hérissées) qui permettent aux geckos de s'agripper aux murs. De tels fils ont également été utilisés dans de petits récupérateurs d'énergie triboélectrique, avec des exemples futurs comprenant éventuellement des bandes laminées sur des chaussures pour charger un téléphone portable et un capteur de poignée de porte qui déclenche une alarme.
Alors que les gens savent créer des nanofils depuis l'avènement des filateurs de barbe à papa, le contrôle du processus a toujours été limité. La barrière a été l'incapacité de pulvériser au lieu de faire tourner de tels fils.
Laboratoire hybride de micro/nanofabrication de Singer, en collaboration avec des ingénieurs de l'Université de Binghamton, a révélé la physique fondamentale pour créer de tels sprays. Avec de la méthylcellulose, ils ont créé des "forêts" et des mousses de nanofils qui peuvent être enduites sur des objets en 3D. Ils ont également démontré que des nanoparticules d'or pouvaient être intégrées dans des fils pour la détection optique et la coloration.