05.09.2005 – 17:27

Eidg.Materialprüf.- u. Forschungsanstalt

Electrofilage de fibres polymères ultrafines -- Filer des fils ultrafins

Dübendorf (ots)

Les scientifiques de l’Empa ont construit une
installation de filage permettant de filer des fibres polymères d’un 
diamètre de quelques nanomètres. Cette installation sera présentée 
en action à l’exposition NanoPubli du 13 au 15 septembre dans les 
halles Olma à St-Gall.

On n’entend partout parler de nanotubes de carbone. Mais il n’est 
pas nécessaire que ce soit toujours du carbone. Les polymères 
peuvent eux aussi être structuré à l’échelle du nanomètre pour 
produire des nanofibres ou des nanotubes ultrafins. Grâce à leurs 
excellentes propriétés, les nanostructures qui présentent p. ex. un 
rapport surface/volume très élevé et ainsi des propriétés 
mécaniques, électroniques et magnétiques particulières, sont très 
intéressantes pour de nombreuses applications, entre autres pour la 
réalisation de filtres spéciaux permettant d’obtenir de meilleurs 
résultats dans les cultures de tissus humain tels que la peau et le 
tissu osseux. Les fibres polymères continues avec des diamètres 
allant jusqu’à quelques nanomètres seulement peuvent être produite 
par électrofilage, toutefois jusqu’ici uniquement sous une forme 
désordonnée. C’est aussi pourquoi, ces derniers mois, les 
scientifiques de l’Empa ont construit une installation de filage 
afin de perfectionner cette méthode.

Accélérées étirées et affinées

Dans l’électrofilage, une tension élevée est appliquée entre la buse
de filage et une contre-électrode. Le matériau à filer, qui se trouve
sous forme de solution, est conduit sous pression à travers une buse
d’une épaisseur de 400 à 700 micromètres. Lorsque le champ électrique
est assez élevé pour surmonter la tension superficielle des gouttes
qui émergent de la filière, la solution est étirée et forme un jet
très fin. Ce jet est accéléré vers la contre-électrode sous l’action
du champ électrique et il est ainsi considérablement étiré. Le
solvant s’évapore et les fibres viennent se déposer sur la
contre-cathode à une vitesse pouvant atteindre 100 mètres par seconde. 
Cette description pourrait faire penser que ce procédé est très
simple mais il est en fait très complexe. De nombreux paramètres tels
que la concentration de la solution, la constante diélectrique du
solvant, la puissance et la forme du champ électrique ou encore les
conditions ambiantes telles que p. ex. l’humidité de l’air
l’influencent. Tout l’art de l’expérimentateur réside dans le réglage
de ces paramètres pour obtenir effectivement des fibres et non pas
des gouttelettes. Et chaque matériau demande un nouveau réglage
optimal de tous ces paramètres

Des filtres à usage médical

Entre temps, les scientifiques de l’Empa ont filé des nanofibres à 
partir d’un grand nombre de polymères et d’autres substances tels 
que le polyamide, l’oxyde de polyéthylène, le polyvinylpyrrolidone 
ou des protéines de la laine en combinaison avec des polymères. 
Cette dernière combinaison pourrait être utilisée comme support pour 
la culture de cellules. Il reste maintenant encore aux scientifiques 
à trouver la conformation et la régulation de l’appareillage 
permettant un filage contrôlé de ces fibres. Un autre objectif est 
la réalisation de filtres à usage médical obtenu en appliquant une 
couche de nanofibres sur un tissu. L’électrofilage se prête 
particulièrement bien à cela car il permet de travailler à 
température ambiant, ce qui permettrait d’incorporer des substances 
actives thermosensibles directement dans les fibres et ainsi dans le 
filtre.

Rédaction 
Dr Bärbel Zierl, Section Communication / Marketing, +41 44 823 49 09, 
baerbel.zierl@empa.ch

Contact
Dr Giuseppino Fortunato, Laboratoire Fibres et textiles
fonctuionnels, 071 274 7677,  giuseppino.fortunato@empa.ch

2 photographies peuvent être obtenues sous forme digitale auprès de 
remigius.nideroest@empa.ch