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Controlled Sub-Micrometer Hierarchical Textures Engineered in Polymeric Fibers and Microchannels via Thermal Drawing

Résumé

The controlled texturing of surfaces at the micro- and nanoscales is a powerful method for tailoring how materials interact with liquids, electromagnetic waves, or biological tissues. The increasing scientific and technological interest in advanced fibers and fabrics has triggered a strong motivation for leveraging the use of textures on fiber surfaces. Thus far however, fiber-processing techniques have exhibited an inherent limitation due to the smoothing out of surface textures by polymer reflow, restricting achievable feature sizes. In this article, a theoretical framework is established from which a strategy is developed to reduce the surface tension of the textured polymer, thus drastically slowing down thermal reflow. With this approach the fabrication of potentially kilometers-long polymer fibers with controlled hierarchical surface textures of unprecedented complexity and with feature sizes down to a few hundreds of nanometers is demonstrated, two orders of magnitude below current configurations. Using such fibers as molds, 3D microchannels are also fabricated with textured inner surfaces within soft polymers such as poly(dimethylsiloxane), at dimensions and a degree of simplicity impossible to reach with current techniques. This strategy for the texturing of high curvature surfaces opens novel opportunities in bioengineering, regenerative scaffolds, microfluidics, and smart textiles.

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Concepts associés (32)
Texture procédurale
Une texture procédurale est une créée en utilisant un algorithme de génération procédurale conçu pour produire une représentation réaliste d'éléments naturels tels que le bois, le marbre, le métal ou la pierre, ou au contraire une texture abstraite. L'aspect naturel du résultat est habituellement obtenu par l'emploi de bruit fractal et de fonctions de turbulence. Ces fonctions servent à reproduire le caractère aléatoire de ce qu'on trouve dans la nature.
Texture (image de synthèse)
Dans le domaine de la , une texture est une image en deux dimensions (2D) que l'on va appliquer sur une surface (2D) ou un volume en trois dimensions (3D) de manière à habiller cette surface ou ce volume. En simplifiant, on peut l'assimiler à un papier peint très plastique et déformable que l'on applique en 3D en spécifiant la transformation géométrique que subit chaque pixel du papier pour s'appliquer sur l'élément 3D. Le pixel ainsi manipulé en 3D est appelé texel.
Fibre optique
Une fibre optique est un fil dont l’âme, très fine et faite de verre ou de plastique, a la propriété de conduire la lumière et sert pour la fibroscopie, l'éclairage ou la transmission de données numériques. Elle offre un débit d'information nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et peut servir de support à un réseau « large bande » par lequel transitent aussi bien la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données informatiques.
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