Un procédé biomimétique pour fabriquer des fibres douces pour des textiles intelligents

1 août 2023 | Par Gérald Ondrey

Pour que les textiles intelligents fonctionnent efficacement, ils doivent être solides, extensibles et conducteurs d’électricité. Cependant, la fabrication de fibres possédant ces trois propriétés s’est avérée un défi.

S'inspirant de la façon dont les araignées filent la soie pour fabriquer des toiles, une équipe internationale de chercheurs a développé une méthode de production de fibres douces possédant ces trois propriétés clés. L'étude, dirigée par le professeur adjoint Tan Swee Ching du Département de science et d'ingénierie des matériaux du Collège de conception et d'ingénierie de l'Université nationale de Singapour (NUS ; www.nus.sg), a été rapportée dans un numéro récent de Nature Electronics.

Les méthodes de filage conventionnelles pour fabriquer des fibres synthétiques nécessitent une pression élevée, un apport d’énergie élevé, de grands volumes de produits chimiques et des équipements spécialisés. De plus, les fibres résultantes ont généralement des fonctions limitées. En revanche, le processus de filage de la soie d'araignée forme des fibres solides et polyvalentes à température et pression ambiantes. Deux étapes uniques dans la formation de la soie d’araignée ont été identifiées et l’équipe pourrait les imiter. La première est la transformation d’une solution protéique hautement concentrée (dope de soie) en un brin de fibre. La deuxième étape identifiée était que la disposition des protéines dans la pâte changeait lorsqu'elle était déclenchée par des facteurs externes pour aider à séparer la partie liquide de la pâte à soie, laissant les fibres de soie solides. L’équipe a recréé les deux étapes et développé un nouveau processus de filage connu sous le nom d’approche de filage ambiante activée par séparation de phases (PSEA).

Les fibres douces ont été filées à partir d'une solution de gel visqueux composée de polyacrylonitrile (PAN) et d'ions argent (PANSion) dissous dans du diméthylformamide. Lorsque le gel est tiré et filé dans des conditions ambiantes, la fibre douce se forme. Lorsqu'elles sont exposées à l'air, les molécules d'eau présentes dans l'air provoquent la séparation de la partie liquide du gel de la partie solide du gel – un phénomène connu sous le nom d'effet de séparation de phase induit par la vapeur de non-solvant. Les gouttelettes sont simplement éliminées par gravité.