Un nouveau x polyvalent

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 4872 (2022) Citer cet article

2645 Accès

4 citations

8 Altmétrique

Détails des métriques

Ce travail décrit un équipement d'électrofilage polyvalent avec des mouvements x-y-z rapides, indépendants et précis pour les dépôts sur de grandes surfaces de fibres électrofilées, l'écriture directe ou l'assemblage de fibres en motifs submillimétriques et microniques, et l'impression de micro-filages 3D. - et les nanostructures. Sa polyvalence est démontrée par la préparation de nanofibres fonctionnelles multicouches pour la cicatrisation des plaies, de mailles de nanofibres pour la filtration des particules, de lignes imprimées à rapport d'aspect élevé et de nanofibres alignées autoportantes.

Les nanomatériaux, en particulier les nanofibres, font l'objet d'études intenses en raison de leurs utilisations potentielles en médecine, en électronique et en catalyse1,2,3. En effet, les nanofibres servent d’éléments architecturaux dans les échafaudages cellulaires et tissulaires4,5,6 et constituent la base des peaux artificielles et des textiles intelligents7,8. De plus, ils constituent également un système de délivrance efficace de molécules bioactives dans des applications thérapeutiques. Cet intérêt croissant stimule la recherche sur leurs fabrications par le biais de l'auto-assemblage, du processus d'étirage par séparation de phases, de la synthèse assistée par gabarit, des méthodes de coulée au solvant et de l'électrofilage9,10,11. Notamment, l’électrofilage produit des micro et nanofibres de divers matériaux, morphologies, textures et porosités12,13. Sa polyvalence permet aux nanofibres naturelles, synthétiques et composites d'être électrofilées et produites en quantités évolutives. De plus, l’assemblage des nanofibres peut être guidé pour créer des objets 3D complexes pour divers besoins d’applications14,15. Ainsi, les nanofibres électrofilées sont utilisées dans la recherche sur l’administration de médicaments, le pansement, la régénération osseuse et l’ingénierie tissulaire16.

Il existe de nombreuses améliorations dans la conception des équipements d’électrofilage pour améliorer leurs performances. En étudiant l'instabilité de fouettement du cône de Taylor pendant l'électrofilage, Xu et al.17 proposent une approche mathématique rigoureuse pour prédire le comportement du jet et l'utilisation d'un champ magnétique pour contrôler le processus d'électrofilage. Alternativement, Rebrov et al.18 ont utilisé un générateur d'impulsions haute tension pour déposer des fibres alignées, tandis que Coppola et al.19 ont décrit une technique de pyro-électrofilage captif pour l'impression directe de fibres électrofilées. De plus, You et al.20 ont utilisé une électrode à pointe pointue chargée positivement pour modifier et redistribuer la charge électrique sur la plaque de base afin de contrôler la trajectoire du jet et le dépôt des nanofibres. Enfin, Thomas et al.21 utilisent une plateforme d’impression 3D pour démontrer l’électrofilage contrôlé triaxial. Les processus d'électrofilage coaxiaux, en émulsion et réactifs manipulent directement la morphologie et la chimie des fibres et étendent leurs applications aux matériaux naturels et inorganiques22,23.

Un nouveau dispositif d'électrofilage a été conçu pour passer en toute transparence de l'électrofilage en champ lointain sur de grandes surfaces à l'impression de fibres en champ proche de haute précision. Il est conçu pour fabriquer et assembler des nanofibres en objets complexes tels que des maillages, des filets, des nano-parois, des fibres alignées et des films minces multicouches à partir d'une variété de matériaux, notamment l'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC), les oxydes de polyéthylène (PEO), et les matériaux en alcool polyvinylique (PVA) qui sont couramment utilisés dans la recherche et les applications sur les aliments, les médicaments et les biomatériaux.

Un dessin de l'équipement d'électrofilage est présenté sur la figure 1. L'équipement est conçu pour des mouvements xyz rapides et indépendants sans compromettre le positionnement précis et les mouvements de précision pour permettre son utilisation polyvalente pour déposer des fibres électrofilées sur une grande surface, écrire et assembler des fibres dans des sous-fils précis. -des motifs millimétriques avec des caractéristiques de taille micronique, ou une impression de précision de microstructures 3D. Outre les mouvements de précision, un contrôle précis du champ électrique est indispensable pour contrôler non seulement le dépôt des fibres, mais également leur diamètre et leur taille. Cette combinaison est responsable d’une production de fibres hautement reproductible.