Spray forestier Nanowire à base de plantes

Photo (à gauche) d’une forêt de nanofils pulvérisée sur un arbre miniature, avec une couleur (violette) provenant de nanoparticules d’or incrustées. Image au microscope électronique (à droite) du mélange nanofil / nanoparticule. Crédit: (à gauche) Jonathan P. Singer; (à droite) Lin Lei

Les ingénieurs inventent un moyen de pulvériser des fils extrêmement fins sur des objets 3D.

Les ingénieurs ont inventé un moyen de pulvériser des fils extrêmement minces fabriqués à partir d’un matériau à base de plantes qui pourraient être utilisés dans les filtres de masque N95, les dispositifs qui récoltent l’énergie pour l’électricité et potentiellement la création d’organes humains.

La méthode consiste à pulvériser de la méthylcellulose, une matière plastique renouvelable dérivée de la cellulose végétale, sur des objets imprimés en 3D et d’autres objets allant de l’électronique aux plantes, selon une étude menée par Rutgers dans le journal Horizons des matériaux.

“Cela pourrait être la première étape vers la fabrication 3D d’organes avec les mêmes types de propriétés étonnantes que celles vues dans la nature”, a déclaré l’auteur principal Jonathan P. Singer, professeur adjoint au Département de génie mécanique et aérospatial de la School of Engineering. à l’Université Rutgers – Nouveau-Brunswick. «À court terme, les masques N95 sont demandés comme équipement de protection individuelle pendant la COVID-19[feminine pandémie, 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 pourrait également en bénéficier. »

Les fils minces (nanofils) faits de 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 saisir les murs. De tels fils ont également été utilisés dans de petits collecteurs d’énergie triboélectrique, avec des exemples futurs comprenant éventuellement des bandes stratifiées sur des chaussures pour charger un téléphone portable et un capteur de poignée de porte qui déclenche une alarme.

Alors que les gens ont su créer des nanofils depuis l’avènement des fileurs 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.

Le laboratoire de micro / nanofabrication hybride de Singer, en collaboration avec des ingénieurs de l’université de Binghamton, a révélé la physique fondamentale pour créer de tels sprays. Avec la méthylcellulose, ils ont créé des «forêts» et des mousses de nanofils qui peuvent être enduites sur des objets 3D. Ils ont également démontré que des nanoparticules d’or pouvaient être intégrées dans des fils pour la détection optique et la coloration.

Référence: «La gélification homogène conduit à des forêts de nanofils dans la transition entre l’électropulvérisation et l’électrofilage» par Lin Lei, Shensheng Chen, Catherine J. Nachtigal, Tyler F. Moy, Xin Yong et Jonathan P. Singer, 7 août 2020, Horizons des matériaux.
DOI: 10.1039 / D0MH00872A

L’auteur principal est Lin Lei, un étudiant au doctorat de Rutgers. Catherine J. Nachtigal, étudiante de premier cycle chez Rutgers, a contribué à l’étude.