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Des fibres imprimées en 3D détectent les failles de nos masques

Publié le 7 octobre 2020 par Mélanie R.
fibres imprimées en 3D

Un groupe de recherche de l’université de Cambridge a réussi à développer des fibres électroniques imprimées en 3D, capables de surveiller la santé et de détecter d’éventuelles fuites dans les masques chirurgicaux utilisés aujourd’hui dans le monde entier pour lutter contre le COVID-19. Ce sont de minuscules dispositifs conducteurs transparents qui agissent comme des capteurs pour surveiller la respiration, les sons et les cellules biologiques. Initialement, ils ont été conçus pour tester la quantité d’humidité respiratoire qui s’échappe d’un masque, dans le cas d’une respiration normale, d’une respiration rapide et d’une toux simulée. Rapidement, les chercheurs se sont rendus compte que la mesure de la quantité et de la direction de cette humidité respiratoire pouvait servir à indiquer les points faibles des différents types de masque. Communiqué par le biais de la revue Science Advance, ce projet est particulièrement utile pour la surveillance de la santé et les applications de la bio-sensibilité, notamment dans le contexte actuel.

En raison de la crise sanitaire provoquée par le COVID-19, de nombreuses propositions solidaires se sont mises en place sur le marché de l’impression 3D, l’idée étant de mettre à disposition le plus de machines, matériaux et main d’oeuvre possible pour le secteur médical. En effet, ces derniers mois, nous avons vu comment la technologie a permis de mettre au point des respirateurs, des écouvillons pour tester le virus, et même des dispositifs qui favorisent les soins de santé. Aujourd’hui, le port du masque est devenue la « nouvelle norme » dans la société, cependant, il est nécessaire de prêter attention à la qualité de ces masques afin d’éviter une plus grande propagation du virus.

Il faut veiller à la qualité de son masque et à le changer régulièrement

Des fibres imprimées en 3D pour une meilleure protection

Dans ce contexte, l’équipe de recherche a commencé à développer ce projet pour trouver les failles des masques. De la capture du souffle au guidage des mouvements biologiques des cellules, les fibres imprimées en 3D conductrices et transparentes seraient capables de « sentir, entendre et toucher ». L’idée derrière cette initiative est, entre autres, d’éviter que les gens souffrent de fuites lorsqu’ils portent leur masque obligatoire. Pour ce faire, une technologie d’impression 3D utilisant de l’argent et des polymères semi-conducteurs a été utilisée dans la production d’une structure noyau-enveloppe : le noyau en fibre conductrice est enveloppé dans une fine gaine polymère protectrice, similaire à un fil électrique classique, bien qu’ayant un diamètre de quelques micro-centimètres.

Grâce à ces fibres sensibles, les chercheurs ont pu détecter avec succès des signes de respiration rapide, d’essoufflement, de toux simulée et même repérer des fuites dans le tissu des masques chirurgicaux, découvrant ainsi l’origine de leurs failles. Le Dr Yan Shery Huang, du département d’ingénierie de Cambridge, déclare : « Les capteurs constitués de petites fibres conductrices sont particulièrement utiles pour la détection volumétrique de fluides et de gaz en 3D, par rapport aux techniques conventionnelles à couche mince, mais il a été difficile jusqu’à présent de les imprimer et de les incorporer dans des dispositifs, et de les fabriquer à grande échelle.« 

Les fibres imprimées en 3D seraient capables de sentir, entendre et toucher (crédits photo : université de Cambridge)

Ainsi, le capteur a été appliqué à la fois sur des tissus et des masques chirurgicaux. Les chercheurs ont constaté que les fuites provenaient principalement de l’avant, surtout lors de la toux. Quant aux masques KN95, ils ont noté que les fuites étaient visibles sur les côtés. Le Dr Huang conclut : « Nos capteurs à fibres sont légers, bon marché, petits et faciles à utiliser. Ils pourraient donc être convertis en appareils de test à domicile pour permettre au grand public d’effectuer des tests auto-administrés afin d’obtenir des informations sur leur environnement. » L’équipe vise à développer cette technique d’impression 3D de fibre pour une série de capteurs multi-fonctionnels, qui pourraient éventuellement détecter davantage d’espèces respiratoires pour des applications mobiles de surveillance de la santé ou d’interface avec les bio-machines. Vous pouvez trouver plus d’informations sur le projet ICI.

Pour les masques KN95, les fuites viennent plutôt des côtés

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