Fabrication De Fibres Pouvant Émettre Et Détecter Des Ondes Acoustiques Aux États - Unis

Depuis des siècles,Fibre artificielleLes matières premières des vêtements et des cordes, à l 'ère de l' information, le sens des fibres se transforme en filaments de verre transportant des données dans un réseau de communication.Toutefois, les fibres utilisées dans les textiles ou les fibres optiques étaient trop passives pour Yul Fink, professeur adjoint de laboratoire d 'études électroniques à l' Institut polytechnique du Massachusetts.Au cours des 10 dernières années, son laboratoire s' est efforcé de mettre au point des fibres plus perfectionnées pour permettre aux tissus fibreux d 'interagir avec leur environnement.

Dans le dernier numéro de la revue Nature Materials, Fink et ses collaborateurs ont annoncé une nouvelle fibre fonctionnelle d 'une importance historique: une fibre détectable et sonore.L 'utilisation de ces fibres consiste à fabriquer des vêtements pouvant être utilisés en tant que microphones, capables de capturer la parole ou de surveiller les fonctions du corps, ou à produire un microfilament mesurant le débit sanguin ou la pression cérébrale dans les vaisseaux capillaires.

　　Nouvelle fibrePlastique moléculaire asymétrique

Les fibres optiques ordinaires sont fabriquées à l 'aide d' un « produit préfabriqué », qui est un matériau monocylindrique de grande taille pouvant être chauffé, filé et refroidi.En revanche, les fibres mises au point par le laboratoire Fink sont géométriquement structurées de manière à ce qu 'elles restent intactes dans les procédés de chauffage et d' étirage.

Nouveau typeFibre acoustiqueLe noyau est un plastique couramment utilisé dans les microphones.Cette teneur en fluor dans le plastique permet aux chercheurs de s' assurer que leurs molécules sont déséquilibrées, c 'est - à - dire que les atomes de fluor et d' hydrogène sont séparés, même pendant le chauffage et l 'étirage.Cette asymétrie moléculaire confère à la matière plastique une « piézoélectrique », ce qui signifie que lorsqu 'un champ électrique l' applique, il change de forme.

Dans les microphones piézoélectriques traditionnels, le champ électrique est produit par l 'électrode métallique.Cependant, dans un microphone à fibres, le procédé d 'étirage entraîne la perte de la forme des électrodes métalliques.Les chercheurs ont donc été remplacés par des plastiques conducteurs contenant du graphite.Le plastique conducteur produit un liquide dense pendant le chauffage, ce qui permet de maintenir une viscosité supérieure à celle de l 'électrode métallique.Cela empêche non seulement le mélange du matériau, mais aussi, ce qui est plus important, l 'épaisseur normale des fibres.

Lorsque les fibres sont étirées, les chercheurs doivent placer toutes les molécules piézoélectriques dans la même direction.Il faudra alors un champ électrique puissant (20 fois plus puissant que celui qui a déclenché la foudre) pour l 'appliquer.Parce que les fibres sont très étroites où qu 'elles se trouvent, elles produisent une petite boule de foudre qui détruit la matière environnante.

Fibre acoustique

Malgré cet équilibre délicat dans le processus de fabrication, les chercheurs ont pu produire ces fibres fonctionnelles en laboratoire.Ces fibres vibrent si elles sont connectées à une source d 'alimentation électrique et si un courant sinusoïdal est appliqué (courant alternatif périodique très stable).S' il vibre sur une fréquence audio et qu 'il s' approche de l' oreille, on peut entendre des notes ou des sons différents qu 'il émet.Dans le document nature Materials, les chercheurs ont mesuré plus strictement les propriétés acoustiques des fibres.L 'eau étant mieux à même de transmettre le son que l' air, ils placent les fibres dans un réservoir d 'eau situé en face du convertisseur d' énergie acoustique standard, qui émet en alternance des ondes acoustiques détectables par les fibres et détecte les ondes acoustiques émises par les fibres.

Les chercheurs espèrent pouvoir enfin intégrer les propriétés de ces fibres expérimentales dans une seule fibre.Par exemple, une vibration intense peut modifier les caractéristiques optiques de la fibre optique réfléchissante, ce qui permet au tissu fibreux de communiquer optiquement.Outre les microphones portables et les biocapteurs, les applications de la fibre comprennent des filets permettant de surveiller le débit d 'eau en mer et des systèmes d' imagerie sonore à grande échelle à haute résolution utilisant des tissus en fibres acoustiques qui représentent des millions de petits capteurs acoustiques.Selon les chercheurs, les éléments piézo - électriques peuvent à leur tour transformer l 'électricité en mouvement en utilisant le même mécanisme.