Des chercheurs de l’École d’ingénieurs de l’Université Tufts ont mis au point des matériaux en soie capables de former des motifs très détaillés, notamment des mots, des textures et des images aussi complexes que des codes QR ou des empreintes digitales. Les motifs prennent environ une seconde pour se former, sont stables, mais peuvent être effacés en inondant la surface de la soie de vapeur, permettant aux chercheurs d’inverser l’impression et de recommencer.
Dans un article publié dans les Actes de la National Academy of Sciences, les chercheurs présentent des exemples de motifs de plis de soie et envisagent un large éventail d’applications potentielles pour les dispositifs électroniques optiques.
Le textile intelligent tire parti de la capacité naturelle des protéines de la fibre de soie – la fibroïne – à subir un changement de conformation en réponse aux conditions extérieures, notamment l’exposition à la vapeur d’eau, au méthanol et aux rayons UV. L’eau et les vapeurs de méthanol, par exemple, peuvent s’imprégner dans les fibres et interférer avec les liaisons croisées des liaisons hydrogène dans la fibroïne de soie, l’amenant à se «défaire» partiellement et à relâcher la tension dans la fibre. Profitant de cette propriété, les chercheurs ont fabriqué une surface en soie à partir de fibroïne dissoute en la déposant sur une fine membrane en plastique (PDMS). Après un cycle de chauffage et de refroidissement, la surface en bicouche soie / PDMS sefroisse en rides nanotexturées en raison des propriétés mécaniques différentes des couches.
L’exposition d’une partie de cette surface froissée à l’eau ou à la vapeur de méthanol provoque le relâchement des fibres et l’aplatissement . La surface lisse transmet plus de 80% de la lumière, tandis que la surface froissée ne laisse passer que 20% du maximum, créant ainsi un contraste visible et la perception d’un motif imprimé. La surface peut être exposée à la vapeur de manière sélective à l’aide d’un masque à motifs, ce qui donne un motif assorti dans la soie texturée. Des motifs peuvent également être créés en déposant de l’eau à l’aide d’une impression à jet d’encre. La résolution de cette méthode d’impression est déterminée par la résolution du masque lui-même ou par le diamètre de la buse de l’imprimante à jet d’encre.
Après avoir effacé un motif avec de la vapeur, la soie texturée peut être régénérée avec un cycle de chauffage et de refroidissement. Les auteurs ont démontré leur capacité à imprimer des motifs sur au moins 50 cycles, sans aucune diminution du contraste ou de la résolution.
La liste des applications potentielles suggérées par Wang inclut des matériaux aux propriétés optiques réglables, dont certaines permettant au tissu à motifs d’absorber ou d’émettre différentes longueurs d’onde de lumière et d’énergie, ou de ne présenter des motifs que sous des angles spécifiques; et des matériaux qui modulent leurs propriétés thermiques, en modifiant la quantité de chaleur laissée passer. En raison de la biocompatibilité des fibres de soie, le matériau de micro-motifs pourrait être utilisé dans diverses applications biomédicales.
L’étude a également montré comment les motifs pouvaient être activés et désactivés à volonté en connectant la bicouche à un petit élément chauffant électrique, en faisant la transition entre l’état ridé et l’état sans rides.
Source: https://now.tufts.edu/ – 07/10/19
Credit: Fio Omenetto, Université Tufts