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1 - PROCÉDÉ DE FABRICATION ET PARAMÈTRES

2 - TECHNIQUES DE PRODUCTION

3 - UTILISATION

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : N4606 v1

Électrofilage – Electrospinning

Auteur(s) : Floriane LECLINCHE, René ROSSI

Relu et validé le 04 oct. 2024

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RÉSUMÉ

L'electrospinning ou électrofilage est une méthode de fabrication de fibres à l'échelle du nanomètre avec des architectures bien définies. Cet article présente les différentes méthodes de fabrication de fibres électrofilées et discute de l'influence des différents paramètres de fabrication sur la structure fibreuse. Les polymères (synthétiques ou bio-sourcés) les plus courants utilisés en électrofilage sont listés. Cet article contient également les applications principales de fibres électrofilées en filtration, en ingénierie tissulaire et dans les domaines des capteurs fibreux.

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Auteur(s)

  • Floriane LECLINCHE : Maître de conférences - Laboratoire de Physique et Mécanique Textiles (LPMT, UR 4365) - Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Sud Alsace (ENSISA)

  • René ROSSI : Directeur de laboratoire - Laboratory for Biomimetic Membranes and Textiles, Empa, St-Gall, Suisse

INTRODUCTION

L’electrospinning ou électrofilage, en d’autres termes le « filage par voie électrostatique » est une méthode de nanofabrication de fibres avec des diamètres de l’ordre d’environ 50 nanomètres à 1 micromètre. C’est un procédé électrohydrodynamique qui utilise une force électrostatique pour étirer une solution polymère. Les matériaux peuvent donc être traités à l’échelle du nanomètre, ce qui permet de déterminer les géométries de fibres très précisément et d’obtenir des systèmes avec des propriétés bien définies, et ainsi d’augmenter leur performance. Les nanofibres fabriquées par électrofilage peuvent avoir différentes architectures : fibres poreuses ou creuses, fibres à double (cœur/peau, core/shell) ou multiples composants, etc. Elles peuvent être obtenues à partir d’un grand nombre de polymères ou de composites et forment habituellement une membrane non-tissée dont la porosité peut être contrôlée par les paramètres de production. Les nanofibres et les membranes ainsi formées ont un rapport surface-volume extrêmement élevé et sont également très légères avec une densité très basse, ce qui les rend intéressantes pour une multitude d’applications, par exemple dans le domaine de la filtration, de la libération contrôlée de substances ou pour la fabrication de membranes utilisées dans les batteries. Dans le domaine biomédical, ces membranes sont notamment utilisées en génie tissulaire. En effet, en utilisant des biopolymères, des structures biocompatibles pour faire croître des cellules in vitro peuvent être construites.

Les études électrostatiques de gouttes de Rayleigh dans les années 1880 sont à l’origine de la technologie de l’électronébulation, suivies de premiers travaux sur la pulvérisation liquide utilisant un champ électrique au début du XXe siècle. Le premier brevet sur le principe date de 1934 et un brevet pour un appareillage d’électrofilage fut déposé en 1944 . Cependant, il a fallu attendre jusqu’en 1990 pour que le développement de cette technologie prenne de l’essor, avec la publication d’études sur la filabilité de différents polymères et l’influence de différents paramètres de fabrication sur le diamètre et les propriétés des fibres . Depuis environ une vingtaine d’années, le nombre de publications scientifiques s’est accru de manière exponentielle, avec plus de 4000 publications/an depuis 2018 .

L’électrofilage n’est pas la seule méthode permettant de produire des nanofibres . Celles-ci peuvent également être produites par un procédé de filage et d’étirage à sec, par séparation de phase ou par méthode d’auto-assemblage des polymères. Les nanofibres peuvent également être obtenues en utilisant la force centrifuge (forcespinning). Cependant, l’électrofilage est pour l’instant la seule méthode avec laquelle des nanofibres peuvent être produites en continu à grande vitesse, ce qui a permis son industrialisation. Cet article donne un aperçu général des méthodes de fabrication de fibres électrofilées, les paramètres influents, et une description des applications les plus importantes de nanofibres.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-n4606


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BIN (D.), WANG (X.), YU (J.) -   Electrospinning: nanofabrication and applications.  -  1st edition, Waltham, MA: Elsevier (2018).

  • (2) - SUN (Y.), CHENG (S.), LU (W.), WANG (Y.), ZHANG (P.), YAO (Q.) -   Electrospun fibers and their application in drug controlled release, biological dressings, tissue repair, and enzyme immobilization.  -  RSC Adv., vol. 9, n° 44, pp. 25712-25729 (2019).

  • (3) - ZHANG (X.), SHI (X.), GAUTROT (J.E.), PEIJS (T.) -   Nanoengineered electrospun fibers and their biomedical applications: a review.  -  Nanocomposites, vol. 7, n° 1, pp. 1-34 (2021).

  • (4) - ISLAM (M.S.), ANG (B.C.), ANDRIYANA (A.), AFIFI (A.M.) -   A review on fabrication of nanofibers via electrospinning and their applications.  -  SN Appl. Sci., vol. 1, n° 10, p. 1248 (2019).

  • (5) - YAZGAN (G.) et al -   Steering surface topographies of electrospun fibers: understanding the mechanisms.  -  Sci. Rep., vol. 7, n° 1, p. 158 (2017).

  • ...

ANNEXES

  1. 1 Annuaire

    1 Annuaire

    ELMARCO

    https://www.elmarco.com/

    Laboratoire de Physique et Mécanique Textiles (LPMT)

    https://www.lpmt.uha.fr/

    École Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Sud Alsace (ENSISA)

    https://www.ensisa.uha.fr/

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    QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

    1/ Quiz d'entraînement

    Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

    2/ Test de validation

    Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

    Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


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