Impression acoustique :les ondes sonores créent des gouttelettes précises à partir de n'importe quel liquide

• L'impression acoustophorétique exploite les ondes sonores pour générer des gouttelettes à partir de n'importe quel liquide.
• La technique n'est pas affectée par la viscosité ou la composition du liquide.
• La taille des gouttelettes est inversement proportionnelle à l'amplitude de l'onde sonore :une amplitude plus faible produit des gouttelettes plus grosses.
• Les applications couvrent les produits biopharmaceutiques, les cosmétiques, l'alimentation et les matériaux avancés.

L’évolution de l’imprimerie domestique remonte aux années 1930. Aujourd'hui, les imprimantes à jet d'encre liquide et laser offrent une impression couleur rapide, économe en énergie et de haute qualité à faible coût.

La technologie jet d’encre, la méthode de formation de gouttelettes la plus répandue, est limitée aux liquides dont la viscosité est au moins dix fois supérieure à celle de l’eau. Le transfert vers l'avant induit par laser et l'impression basée sur des valves limitent davantage le débit en fonction de la taille de la buse, de la distance source-substrat et de la viscosité. L'ajustement de ces paramètres pour chaque encre devient difficile lorsque les propriétés varient en fonction de la température et du temps.

De nombreux fluides essentiels à la bio-impression (biopolymères, gels riches en sucre) présentent des viscosités supérieures à 100 fois l'eau, certains étant aussi épais que le miel (≈25 000 fois l'eau). Ces viscosités élevées gênent l'impression conventionnelle.

Des chercheurs de Harvard ont développé une méthode acoustique qui surmonte ces contraintes. En générant un champ acoustique très confiné à l'extrémité de la buse, ils peuvent produire des gouttelettes à la demande quelles que soient les propriétés du fluide.

Comment ça marche

La gravité seule ne peut pas réguler la taille des gouttelettes. Alors que l’eau s’écoule d’un robinet en quelques secondes, la poix – 200 milliards de fois plus visqueuse que l’eau – ne forme qu’une seule goutte en dix ans. L’équipe de Harvard a utilisé des ondes sonores pour orienter la formation de gouttelettes. La lévitation acoustique a depuis longtemps démontré sa capacité à contrecarrer la gravité; ici, il est utilisé pour l'assister, un processus appelé impression acoustophorétique.

Crédit :Daniele Foresti/Jennifer A. Lewis/Université de Harvard

Le résonateur acoustique sous-longueur d’onde délivre un champ acoustique 100 fois plus puissant que la gravité (1 g) au niveau de l’extrémité de la buse, soit quatre fois l’attraction gravitationnelle du Soleil. Lorsqu’une gouttelette atteint sa taille critique, la force acoustique l’extrait de la buse et la propulse vers l’emplacement cible. Il est important de noter que la taille des gouttelettes est définie par l'amplitude de l'onde, indépendamment de la viscosité du liquide.

Référence : Progrès scientifiques | est ce que je:10.1126/sciadv.aat1659 | Université Harvard