Une buse rotative capable d’imprimer des structures multimatériaux hélicoidales en 3D
Une nouvelle buse rotative multimatériaux a été mise au point pour l’impression 3D de structures hélicoïdales aux multiples potentialités. Elle permet la fabrication de filaments dont la structure interne consiste en deux hélices de matériaux différents au sein d’une matrice. Avec un contrôle précis de l’architecture : angle d'hélice, épaisseur, et éventuelle interface entre les matériaux). Les chercheurs ont notamment expérimenté l'impression d'un muscle artificiel fonctionnel : deux hélices d’élastomères conducteurs d’électricité adressables séparément au sein d’une matrice élastomère diélectrique. Ce qui permet de générer une contraction ou une expansion du filament selon la tension appliquée. Un exemple parmi d’autres de matière architecturée multifonctionnelle bioinspirée que cette plateforme de fabrication additive permet de générer.
Larson, N.M., Mueller, J., Chortos, A. et al. Rotational multimaterial printing of filaments with subvoxel control. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05490-7
N.M. Larson, et al. Nature Un nouvel additif plus performant pour éliminer les PFAS des sols
Comment éliminer les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS), ces polluants persistants de l’environnement présents dans de nombreux produits de consommation ? Sur des sols pollués aux PFAS, des chercheurs américains ont testé l’intérêt d'un traitement par broyeur à billes en alternative à l’incinération, très énergivore. Dans ce procédé, les PFAS sont mélangés à un additif chimique grâce à des billes métalliques mises en rotation à grande vitesse. Les collisions entre les PFAS et l’additif entraînent par réaction chimique la destruction des liaisons carbone-fluor très stables des PFAS, dégradés en composés moins nocifs. En remplaçant l’hydroxyde de potassium, classiquement utilisé mais corrosif par du nitrure de bore, le traitement s’est révélé plus performant. Près de 80% des PFAS d’un sol pollué par des mousses anti-incendie ont pu être dégradés en 6 heures, à température et pression ambiantes. Le procédé ne produirait que des minéraux non toxiques.
N.Yang et al, Environmental Science & Technology Letters (2023), doi.org/10.1021/acs.estlett.2c00902
Un capteur flexible low cost qui détecte les métaux lourds dans la sueur
Evaluer la contamination d’une personne aux métaux lourds via sa sueur, c’est ce que permet le capteur low cost mis au point à l'université de São Paulo (USP). Les métaux lourds tels que le plomb et le cadmium utilisés dans de nombreux produits sont toxiques et leur accumulation chez un individu peut être détectée dans la sueur. Pour faciliter cette détection, les chercheurs ont développé un capteur utilisant un film de cuivre adhésif greffé de micro et nano dendrites de bismuth – le cœur du capteur - collé sur du PET. L’impression du circuit est réalisée en utilisant un masque découpé dans une étiquette collante, une couche polymère de vernis à ongles et une simple solution de chlorure ferrique pour retirer le cuivre là où c’est nécessaire. Une simple mesure de différence de potentiel et de courant entre les électrodes ainsi dessinées permet de déterminer la concentration de chaque métal présente dans la sueur déposée sur le capteur.
De Campos AM, et al. Design and Fabrication of Flexible Copper Sensor Decorated with Bismuth Micro/Nanodentrites to Detect Lead and Cadmium in Noninvasive Samples of Sweat. Chemosensors. 2022; 10(11):446. doi.org/10.3390/chemosensors10110446
Contrôler plus facilement le déplacement d’un robot mou
Des chercheurs de l’université Cornell ont réussi à contrôler avec précision le déplacement d’un petit robot « mou », juché sur ses six pattes en élastomère semblable à des soufflets. A l’origine du mouvement : la pression différentielle exercée par un liquide issu d’une paire de seringues et circulant dans des tubes minces à l’intérieur des pattes. Encore faut-il établir un modèle prédictif robuste, reliant notamment la viscosité du fluide et la déformation (extension et incurvation) de chaque patte. C’est ce qu’ont réussi à faire ces chercheurs : leur robot peut suivre une trajectoire prédéterminée à partir de l’unique paramètre de la pression. Ce type d’actionneur se révèlerait moins complexe que les habituels dispositifs de contrôle employés en robotique.
Yoav Matia et al., Harnessing nonuniform pressure distributions in soft robotic actuators, Advanced intelligent systems (2023). doi.org/10.1002/aisy.202200330
Une technique d’imagerie à l’échelle nanométrique pour booster la résolution spatiotemporelle
Les techniques actuelles d’imagerie à l’échelle nanométrique limitent la résolution spatiotemporelle nécessaire à l’observation des phénomènes physiques de transition (changement de phase, etc). Soit le matériau est surexposé et détruit par la source lumineuse, typiquement des rayons X, soit l’image est imprécise. Une équipe germano-américaine (Institut Max Born, MIT…) compte mettre un terme à ce compromis grâce à l’imagerie par corrélation cohérente (CCI, coherent correlation imaging). Cette méthode algorithmique peut être décrite par le regroupement préalable des images acquises avec une « pose » très brève et présentant des similarités, afin d’améliorer la résolution spatiale. Intervient ensuite un algorithme de classification qui, par itération, reconstruit une ligne temporelle, attribuant une image donnée à un instant donné. Les chercheurs ont démontré le potentiel de cette technique en retraçant le « film » de fluctuations intervenant dans un matériau ferromagnétique.
Christopher Klose et al., Coherent correlation imaging for resolving fluctuating states of matter, Nature (2023). doi.org/10.1038/s41586-022-05537-9
