Des chercheurs de l'Université de Tel Aviv ont découvert, pour la première fois, une série de propriétés physiques existant dans les réseaux de microfibres polymères, parmi lesquelles la "mémoire de forme". Ces découvertes ouvrent les portes à une gamme d'applications technologiques et biologiques, de l'ingénierie tissulaire à la robotique.

L'étude a été dirigée par le Dr Amit Sitt et le doctorant Shiran Ziv Sharabani de la Raymond and Beverly Sackler School of Chemistry et du Roman Abramovich Center for Nanoscience and Nanotechnology. Il a été publié dans Advanced Functional Materials .

Le Dr Sitt explique que "Dans l'étude, nous avons créé des réseaux de microfibres polymères bidimensionnels qui subissent des changements de forme induits par la température. Nous avons découvert pour la première fois que de tels réseaux clairsemés réactifs présentent des propriétés de mémoire de forme - une propriété particulièrement étonnante que nous n'étions pas. compte tenu de leur rareté. Les réseaux, composés de fibres polymères sensibles à la température, sont contrôlés par les propriétés physiques de chaque fibre. Lorsque ces conditions sont modifiées, les réseaux ont tendance à démontrer l'une des deux voies de comportement lors du refroidissement - dans une voie, la les fibres restent droites et le réseau conserve sa morphologie ordonnée, et dans l'autre voie, les fibres se plient et le réseau s'emmêle comme des spaghettis.La beauté est que ces deux voies comportementales démontrent la mémoire de forme, et une fois chauffée, le réseau reprend son original morphologie ordonnée.Ce principe, démontré sur différents types de réseaux, offre une nouvelle façon de contrôler modifications de la forme des matériaux; et apparemment même des changements mineurs dans la structure des fibres se traduisent par un changement dramatique dans le comportement microscopique des réseaux."

Les réseaux bidimensionnels qui ont été développés et fabriqués au laboratoire du Dr Sitt sont basés sur un polymère appelé PNIPAAm, et sont fabriqués dans un processus connu sous le nom de "Dry Spinning". Dans ce procédé, les fibres sont étirées hors de la solution de polymère liquide, au cours de laquelle elles durcissent et se solidifient rapidement, tandis que l'évaporation rapide du solvant laisse le polymère sous la forme d'une fibre mince. Cette méthode permet la création de fibres d'une épaisseur d'un centième de cheveu et leur disposition spatiale de manière ordonnée, un peu comme l'impression tridimensionnelle, mais à des échelles beaucoup plus petites.

Le Dr Sitt ajoute que "l'une des principales façons dont les systèmes biologiques forment des mouvements et génèrent des forces est l'exploitation de réseaux hiérarchiques actifs constitués de microfilaments minces, qui peuvent changer de forme et de taille en fonction de stimuli externes. De tels réseaux existent au niveau de la cellule unique et participent à une gamme de processus cellulaires et physiques. Par exemple, les muscles du corps humain sont basés sur des réseaux de fibres protéiques, qui se contractent et se détendent suite à une stimulation neurale. Tout en utilisant un mécanisme sensiblement différent, nos systèmes purement synthétiques imitent ce comportement, et nous pouvons maintenant modifier leur réponse, ouvrant la voie à la conception du comportement de morphing du matériau avec une résolution à l'échelle microscopique."

Le Dr Sitt et son équipe ont expliqué leurs résultats intéressants à l'aide d'un modèle informatique simple. La doctorante Shiran Ziv Sharabani explique que leur "modèle théorique est basé sur une compréhension de base des systèmes de ressorts, qui sont des systèmes classiques et familiers. Nous avons pu décrire les deux voies de comportement que nous avons observées en laboratoire en utilisant deux paramètres du système de ressorts , et ce modèle nous a permis de montrer sans équivoque que les propriétés microscopiques d'un réseau sont étroitement liées à une gamme de facteurs géométriques, principalement le diamètre de la fibre mais aussi la densité de l'ensemble du réseau."

"En ce qui concerne les applications des réseaux de polymères", ajoute le Dr Sitt, "on peut s'envoler dans les domaines de la science-fiction, mais au niveau pratique et dans un avenir proche, nous prévoyons d'utiliser des réseaux pour fabriquer des tissus et des objets tridimensionnels. structures qui changeront de forme au niveau de la résolution du micron, d'une manière qui sera réellement programmée dans la structure du matériau lui-même. En même temps, nous travaillons sur l'utilisation de réseaux de morphing de forme pour développer de minuscules muscles artificiels qui être capable de changer la focalisation des lentilles souples, de séparer les nanoparticules et les microparticules et de manipuler de minuscules pinces pour faire une biopsie de cellules individuelles."

Ziv Sharabani conclut en disant qu'« en utilisant les connaissances de nos recherches, on peut analyser et déduire quelle boîte à outils est nécessaire pour de tels développements. L'étude, qui a duré plus de trois ans, a inclus la participation du professeur Eli Flaxer de l'Afeka Engineering Academic College. à Tel-Aviv, des étudiants, des étudiants chercheurs et un lycéen. Il ne fait aucun doute que les connaissances que nous avons acquises au cours de la recherche sont innovantes et ont un potentiel technologique abondant. + Explorer plus loin

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