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e 1936 à aujourd'hui : comment la technologie d'électrofilage en fusion a-t-elle évolué et ouvert une nouvelle ère de l'impression 3D
En tant que méthode de fabrication de structures fibreuses, la technologie d'électrofilage à chaud a progressivement évolué et élargi ses domaines d'application depuis sa première description en 1936, en particulier dans l'ingénierie tissulaire, les textiles et les matériaux de filtration. Le développement de cette technologie change non seulement la façon dont nous traitons les polymères, mais ouvre également de nouvelles possibilités pour la technologie d’impression 3D.
L'électrofilage en fusion n'est pas seulement un simple traitement des polymères, mais aussi une révolution dans la science des matériaux, fournissant des solutions pour une variété d'industries sans solvant.
L'histoire de l'électrofilage en fusion remonte à 1936, lorsque Charles Norton a décrit cette technique pour la première fois. Après des décennies de silence, en 1981, Larrendo et Manley ont proposé à nouveau l'électrofilage en fusion dans une série d'articles. Par la suite, en 2001, Reinecke et Langukun ont publié un résumé de conférence soulignant l'application de l'électrofilage en fusion sous vide. Au fil du temps, de plus en plus de recherches ont été menées sur cette technologie. En 2011, l'électrofilage en fusion a été combiné à un collecteur mobile pour proposer une nouvelle méthode d'impression 3D.
Principes de base de la technologie d'électrofilage à chaud
Le principe de base de la technologie d’électrofilage par fusion est basé sur la physique de l’étirement électrostatique des fibres. Les propriétés physiques du polymère fondu dans l'électrofilage en fusion ont une viscosité plus élevée par rapport à l'électrofilage en solution, permettant ainsi au jet chargé étiré de former des fibres de manière plus prévisible. Dans l'électrofilage en fusion, le jet chargé en fusion doit être refroidi pour obtenir la solidification, tandis que l'électrofilage en solution repose sur l'évaporation du solvant.
Paramètres clés de l'électrofilage en fusion
1. TempératureUne certaine température doit être maintenue pour garantir que tout le polymère soit fondu à la pointe de la buse. Par rapport à l'électrofilage en solution, la longueur de la buse de l'électrofilage en fusion est relativement courte.
2. TraficLe débit est l’un des principaux paramètres affectant le diamètre des fibres. D'une manière générale, plus le débit est élevé, plus le diamètre de la fibre est grand. Dans l'électrofilage en fusion, tous les polymères fluides sont collectés, évitant ainsi le problème de volatilisation du solvant.
3. Poids moléculaireLe poids moléculaire est essentiel à l’adéquation d’un polymère à l’électrofilage en fusion. En règle générale, les polymères linéaires homogènes de faible poids moléculaire (moins de 30 000 g/mol) entraînent une rupture des fibres et une mauvaise qualité, tandis que les polymères de poids moléculaire élevé (supérieur à 100 000 g/mol) ne s'écoulent pas facilement à travers la buse. De nombreux rapports sur les fibres électrofilées fondues utilisent des poids moléculaires compris entre 40 000 et 80 000 g/mol.
4. TensionLe réglage de la tension n'a pas beaucoup d'effet sur le diamètre de la fibre, mais la production de fibres stables et de haute qualité nécessite une tension optimale. La tension utilisée dans l'électrofilage en fusion varie de 0,7 kV à 60 kV.
Applications de l'électrofilage en fusion
La technologie d’électrofilage en fusion a une large gamme d’applications, notamment dans l’ingénierie tissulaire. Comme aucune méthode de traitement contenant des solvants n’est utilisée, cela présente d’énormes avantages pour stimuler la prolifération cellulaire et réparer les tissus. De plus, l’électrofilage en fusion est également une solution envisageable pour certains polymères difficiles à dissoudre, tels que le polypropylène ou le polyéthylène.
L'électrofilage en fusion n'est plus seulement une technologie de fabrication de fibres, elle pourrait devenir l'une des technologies clés pour changer le paysage industriel.
Ingénierie tissulaire
L'électrofilage en fusion a été utilisé pour traiter des matériaux biomédicaux destinés à être utilisés dans la recherche en ingénierie tissulaire. Cette approche approfondit son potentiel pour les applications médicales en évitant l’utilisation de solvants volatils toxiques.
Livraison de médicaments
En outre, la technologie d’électrofilage en fusion peut également préparer des fibres chargées de médicaments pour former des systèmes d’administration de médicaments. Cela fournit sans aucun doute une nouvelle technologie de formulation pour la technologie pharmaceutique, qui contribue à améliorer la solubilité des médicaments et à contrôler la vitesse de libération.
Écriture par électrofilage en fusion
L'écriture par électrofilage en fusion (MEW) utilise un courant électrique contrôlé pour déposer avec précision des fibres polymères afin de former des structures, un processus qui l'a rendu largement utilisé dans l'impression 3D. Le développement de la technologie MEW a favorisé les applications potentielles de capteurs haute performance, de robots flexibles et d’autres biofabrications.
Le développement de la technologie d’électrofilage en fusion depuis 1936 a démontré une révolution passionnante dans la science des matériaux, et son introduction dans l’impression 3D signifie que les futures innovations technologiques continueront d’évoluer. À mesure que la technologie continue de mûrir, nous pouvons nous attendre à ce que l'électrofilage par fusion soit utilisé dans de plus en plus d'industries. Alors, comment cette technologie va-t-elle changer notre vie quotidienne ?
