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#Actualités du secteur
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La construction des structures minuscules, égouttement par l'égouttement
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Les chercheurs explorent des méthodes d'employer les gouttelettes soigneusement commandées comme manière de faire les structures molles et biomimetic. Le tour vient en commandant les gouttelettes, qui forment sous des influences de concurrence comme la gravité et la tension superficielle. Une nouvelle étude explique comment une compréhension plus profonde de ces forces fortement dynamiques peut être armée fabriquer à bon marché et rapidement les objets qui exigent normalement un processus plus cher et plus long.
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Sauter le dessus sur la peinture pour bâtiments dessine habituellement des personnes pour regarder à l'intérieur de la boîte. Mais les chercheurs de Princeton ont tourné leur regard fixe vers le haut, au dessous du couvercle, où il s'avère que le modèle des gouttelettes pourrait inspirer de nouvelles manières de faire au microscope de petites structures.
Le tour vient en commandant les gouttelettes, qui forment sous des influences de concurrence comme la gravité et la tension superficielle. Une nouvelle étude, éditée le 26 octobre dans les communications de nature de journal, explique comment une compréhension plus profonde de ces fortement dynamiques, des forces parfois instables peuvent être armées fabriquer à bon marché et rapidement les objets qui exigent normalement un processus plus cher et plus long.
« Nous avons éliminé les moules, » a dit Pierre-Thomas Brun, assistant de l'ingénierie chimique et biologique à Princeton et à l'investigateur principal pour l'étude. « Nous n'avons besoin de salle propre ou d'aucun équipement de fantaisie, ainsi les ingénieurs ont beaucoup plus de liberté dans le processus de conception. »
Utilisant un silicone commun dans des dispositifs médicaux, l'équipe a versé un film liquide mince au-dessus de la surface d'un plat, au sujet de la taille d'un disque compact, qu'ils ont alors renversé à l'envers pendant plusieurs minutes tandis que le film traitait. Sans intervention, le silicone liquide congèle dans un choix irrégulier de gouttelettes -- tout comme la peinture sous un couvercle. Mais en gravant à l'eau-forte le plat avec la précision mathématique, utilisant des lasers pour couper les marques, les chercheurs « semés » les gouttelettes dans un trellis des hexagones parfaits, chaque avec une dimension uniforme.
La « gravité veut abaisser le fluide, » a dit Joel Marthelot, l'associé post-doctoral de recherches chez Princeton et l'auteur important sur le papier. « Les forces capillaires veulent que la surface déforme d'une façon minimum. Donc il y a une concurrence entre ces deux forces, qui provoque l'échelle de longueur de la structure. »
Des versions plus sophistiquées de l'expérience ont employé une centrifugeuse au lieu de la gravité, qui a permis à l'équipe de varier la taille des baisses avec une gamme indéfinie. Au lieu des plats, dans cette version elles ont utilisé les cylindres en plastique qui ressemblent aux galets d'hockey clairs. Le fluide excédentaire s'est défait et est parti de leur modèle prévisible des baisses traitées. La technique a fonctionné vers le bas à la limite de leurs machines, qui a produit un trellis des structures qui étaient chacune environ 10 microns, une fraction de la largeur des cheveux. Les structures, qui sont des prototypes, simulent les genres de lentilles molles qui sont une partie commune dans des smartphones.
« Plus il tourne rapidement, plus les baisses sont petites, » Marthelot a dit, noter qu'ils pourraient rendre des structures encore plus petites que ce qu'ils avaient réalisé jusqu'ici. « Nous ne connaissons pas vraiment la limite de notre technique. Seulement la limite de notre centrifugeuse. »
Selon Brun, les genres d'instabilités mécaniques qui causent ce comportement sont habituellement considérés par des ingénieurs comme un genre de Némésis. Ils sont les seuils physiques qui déterminent des charges de poids ou des capacités de chaleur. « Dans ce cas, » il a dit, « nous avons tiré profit de quelque chose qui est normalement vue comme mauvais. Nous l'avons apprivoisée et l'avons transformée fonctionnelle en la tournant en voie à la fabrication. »
La technique peut être facilement augmentée à la fabrication à grande échelle, les chercheurs ont dit. Pendant que leurs méthodes évoluent, elles prévoient de créer les dispositifs biomimetic, comme une lentille composée gonflable qui imite l'oeil d'un insecte, ou les robots mous qui peuvent être utilisés dans des technologies médicales.
« On peut envisager un large éventail de future application potentielle, » a dit Jörn Dunkel, professeur agrégé des mathématiques chez Massachusetts Institute of Technology, « de l'entrave-réduction ou des surfaces superhydrophobic aux micro-lentilles et aux tapis ciliary artificiels. »
En plus de Brun et de Marthelot, deux autres chercheurs contribués à l'étude : Elizabeth Strong, autrefois un étudiant au MIT et maintenant un candidat de Ph.D. à l'université du Colorado, Boulder ; et Pedro M. Reis de l'Ecole Polytechnique Fédérale De Lausanne.