Une équipe commune du Laboratory of Photonic Materials and Fiber Devices (FIMAP), au sein de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), et du Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA) propose une nouvelle technique simple et rapide pour fabriquer des fibres à propriétés super-élastiques et à propriétés de capteurs. Le procédé consiste à utiliser des élastomères thermoplastiques (par exemple le PDMS, polydiméthylsiloxane), qui présentent une haute viscosité lorsqu’ils sont soumis à une température élevée, dans lesquels on incorpore des microstructures rigides comme des électrodes, des nanocomposites ou d’autres matériaux. En disposant de manière adéquate des électrodes, il devient possible de fabriquer des fibres élastiques, dont l’allongement peut atteindre 500 %, et qui sont capables de se comporter comme de véritables capteurs de contraintes très sensibles et très fiables (MEMS, systèmes microélectromécaniques). Le principe, qui se rapproche du mode de fabrication des fibres optiques, repose sur la mise en œuvre d’une préforme polymérique contenant des composants électroniques (électrodes), à la chauffer, puis à l’étirer afin d’obtenir des filaments de quelques centaines de microns de diamètre, et d’une longueur pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres. L’opération d’étirage, suivi du refroidissement du filament, va permettre de fixer les intervalles entre les électrodes. L’incorporation des électrodes au sein de cette nouvelle fibre selon une organisation particulière (par exemple un bicomposant de structure îles-en-mer) va faire qu’une pression exercée sur cette fibre va, selon le principe de percolation, modifier la distance entre les électrodes et générer un signal spécifique en cas de contact entre électrodes. Ce signal permettra de déterminer précisément de type de contrainte (pression, torsion, cisaillement). Ce type de développement a été exploité par des chercheurs du Robotics and Biology Laboratory, au sein de la Technical University de Berlin, pour doter des doigts de robots d’une certaine sensibilité tactile (nerfs artificiels). Les scientifiques suisses envisagent aussi d’utiliser ce concept pour élaborer des dispositifs médicaux souples ou des vêtements intelligents capables de monitorer des déformations ou des mouvements, ou capables de commander des actions (clavier tactile). Ces développements brevetés (voir notamment les brevets WO2017085323 et WO2017137945) sont décrits dans une publication faite en mai 2018 dans la revue Advanced Materials, sous le titre « Super-elastic multi-material electronic and photonic fibers and devices via thermal drawing ». A noter que le Professeur Fabien SORIN, a collaboré avec le Professeur Yoel FINK, du MIT (Massachusetts Institute of Technology), grand spécialiste des fibres fonctionnelles et intelligentes. Sa thèse, soutenu en 2008 au MIT, s’intitulait « Multi-material, multi-functional fiber devices ».
Serveur web : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201707251
Date : 05/2018