Empa Des écrans biodégradables à base de cellulose

Des chercheurs de l'Empa ont mis au point un matériau à base de cellulose et de nanotubes de carbone qui permet de fabriquer des capteurs et des écrans biodégradables par impression 3D. Le mélange change de couleur en fonction de la température et de l'étirement.

Les chercheurs ont utilisé comme matière première de l'hydroxypropylcellulose (HPC), qui est notamment utilisée comme excipient dans les produits pharmaceutiques, les cosmétiques et les aliments, a indiqué le Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa) mardi dans un communiqué.

L'une des particularités de la HPC est qu'elle forme des cristaux liquides après l'ajout d'eau. Selon leur structure cristalline – qui dépend entre autres de la concentration en HPC – ils irisent dans les couleurs les plus diverses, bien qu'ils soient en fait sans couleur ni pigment.

Ce phénomène, appelé coloration structurelle, est bien connu dans la nature. Les plumes de paon, les ailes de papillon et la peau du caméléon doivent tout ou partie de leur coloration à des structures microscopiques qui «divisent» la lumière du jour en ses couleurs spectrales et ne réfléchissent que certaines longueurs d'onde.

La couleur structurelle du HPC ne change pas seulement avec la concentration, mais aussi avec la température. Pour mieux exploiter cette propriété, l'équipe de Gustav Nyström a ajouté 0,1% de nanotubes de carbone au mélange de HPC et d'eau.

Capteurs et écrans durables

Cela rend le liquide conducteur d'électricité et permet aux chercheurs de contrôler la température – et donc la couleur des cristaux liquides – en appliquant une tension électrique. En plus, le carbone agit comme un absorbeur à large spectre, ce qui rend les couleurs plus intenses.

Par impression 3D, les chercheurs ont fabriqué un capteur de contrainte qui change de couleur en fonction de la déformation mécanique, ainsi qu'un simple écran composé de sept segments commandés électriquement.

«Nous avons déjà développé dans notre laboratoire différents composants électroniques à base de cellulose, comme des batteries et des capteurs», explique Xavier Aeby, co-auteur de l'étude, cité dans le communiqué.

«C'est la première fois que nous avons également pu développer un écran à base de cellulose», ajoute le scientifique. D'autres applications sont envisagées pour le contrôle de la qualité des aliments ou pour le diagnostic biomédical.