L’Electrospinning : un procédé sobre et souple de production de nanofibres de cellulose

Les matériaux nanofibreux biosourcés ont démontré leur caractère innovant dans les domaines de l’ingénierie tissulaire, de l’énergie ou de la vectorisation dans des formulations composites, notamment grâce à leurs surfaces spécifiques considérables (100 m2/g). Cependant leur coût et leur hétérogénéité ont jusqu’à présent limité leur commercialisation.
L’électrospinning est un procédé de production permettant de produire, sous champ électrique intense, des nanofibres continues de quelques dizaines à quelques centaines de nanomètres de diamètre, s’organisant en réseaux tridimensionnels. Peu onéreux, il permet d’obtenir une large gamme de produits finaux en termes de diamètre, de capacité de surface, de forme (sphères ou fibres) en jouant sur la nature des polymères, des solvants ou sur les paramètres du procédé.
Mais utiliser l’électrospinning pour des polymères biosourcés n’avait été jusque-là que rarement envisagé, car la spécificité technologique de ces matériaux nécessite de fortes expertises pour les intégrer dans un procédé industriel : caractérisation du biopolymère, optimisation des conditions industrielles ou mise en forme du matériau final.

L’avancée scientifique / technologique

L’institut Carnot PolyNat (www.polynat.eu) rassemble cinq laboratoires aux activités complémentaires pour la R&D sur l’électrospinning : synthèse du polymère biosourcé, fonctionnalisation, mécanique des membranes, procédé et rhéologie. Grâce à cet ensemble de compétences, il a pu développer ce procédé sur des matériaux biosourcés pour les rendre industrialisables, économiquement réalistes, et améliorer leurs performances. Ces travaux ont permis de multiplier le nombre de polymères utilisables (hydrophiles, fonctionnalisés...) et leurs mises en forme (sphères, fibres, fibres cœur/peau, réseaux) pour une grande diversité d’applications, depuis le matériau de renfort jusqu’à l’ingénierie de tissu neurologique.

Un effort particulier a été porté sur le contrôle de la morphologie du réseau de fibre, permettant de moduler efficacement la porosité et les propriétés mécaniques du matériau.

Avantage concurrentiel apporté aux acteurs économiques

Les produits obtenus peuvent trouver des applications dans de nombreux marchés tels que la catalyse, l’ingénierie tissulaire (pansements, reconstruction de tissu mou...), la filtration, ou encore le stockage d’énergie. Dans le domaine des membranes par exemple, ces nouveaux matériaux présentent une déformation à la rupture 10 fois supérieure aux membranes obtenues par extrusion, procédé très largement utilisé en industrie. Plusieurs contacts sont en cours, notamment avec un EPIC du domaine de l’énergie et, au niveau industriel, avec une entreprise pharmaceutique française d’envergure internationale et un groupe international de la chimie.

Contacts :
Institut Carnot PolyNat :
Frédéric BOSSARD – frederic.bossard@ujf-grenoble.fr
Issei OTSUKA – issei.otsuka@cermav.cnrs.fr

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