Imprégné d'électricité spéciale, propriétés mécaniques et autres propriétés physiques en raison de leur petite taille, les nanofibres sont considérées comme une technologie de pointe en génie biomédical, énergie propre et contrôle de la qualité de l'eau, entre autres. Maintenant, des chercheurs italiens et britanniques ont développé un processus automatique pour évaluer la qualité de fabrication des nanofibres, produisant des résultats 30% plus précis que les techniques actuellement utilisées.

Les détails ont été publiés en janvier 2021 dans Journal IEEE/CAA d'Automatica Sinica , une publication conjointe de l'IEEE et de l'Association chinoise de l'automatisation.

"Dans les années récentes, les matériaux nanostructurés ont suscité un intérêt sans cesse croissant tant dans les contextes scientifiques qu'industriels, en raison de leur attrait pour la recherche et de leurs applications polyvalentes, " a déclaré l'auteur de l'article Cosimo Ieracitano, chercheur au sein du Groupe Neurolab, Département de génie civil, Énergie, Environnement et Matériaux, Université Méditerranée de Reggio de Calabre. « Le succès des applications de nanofibres nécessite une attention particulière à la qualité du nanomatériau et au processus de génération. »

Les nanofibres sont produites en appliquant une haute tension à une seringue contenant une solution de polymère et un collecteur tournant. La solution, alimenté par la charge électrique, jaillit sur le collecteur et donne des nanofibres. Pour un produit qui nécessite une uniformité, par exemple, une nanofibre destinée à servir d'échafaudage pour faire croître des cellules entraînera une croissance inégale si elle contient une bosse ou un trou, ou il pourrait ne pas être en mesure d'en cultiver s'il y a un film dessus - le processus de production actuel est assez désordonné.

Pour éviter les anomalies, des techniciens surveillent la production de fibres à l'aide d'un microscope électronique à balayage qui permet de déterminer avec précision la topographie des fibres, ainsi que leur composition. Ils ont ensuite inspecté visuellement les images. Selon Ieracitano, c'est un processus chronophage qui dépend des humains, qui peut se fatiguer et faire des erreurs.

« Dans la chaîne de production des nanomatériaux, une étape cruciale consiste à mettre en œuvre concrètement l'automatisation du processus d'identification des défauts pour réduire le nombre d'expériences en laboratoire et la charge de la phase d'expérimentation, " a déclaré Ieracitano.

L'équipe de recherche a conçu un processus automatique en deux parties pour des nanofibres homogènes. Un encodeur automatique, un type de logiciel d'apprentissage automatique, découpe les images du microscope électronique à balayage en morceaux plus petits et les traduit en code. Ce code est rendu dans des versions plus basiques des images originales, en réduisant la puissance de calcul mais en mettant toujours en évidence d'éventuelles anomalies. Un autre processeur d'apprentissage automatique évalue l'image, à la recherche de défauts structurels. S'il en trouve un, il rejette la nanofibre comme défectueuse.

« Notamment, le système proposé surpasse les autres techniques d'apprentissage automatique standard, ainsi que d'autres méthodes de pointe récentes, rapportant une précision allant jusqu'à 92,5%, " a déclaré Ieracitano. Les techniques actuellement utilisées sont généralement précises de 64 à 66%.