Des structures molles miniaturisées comme ces méduses ont été obtenues par impression 3D – Ph. T. Bhattacharjee, K. Schulze, W.G. Sawyer, T.E. Angelini, université de Floride

L’impression 3D se lance dans un nouvel univers : celui des matériaux mous ! Grâce aux travaux d’une équipe américaine, une nouvelle technique permet de surmonter un obstacle majeur à l’utilisation des imprimantes 3D. Bien que formidables pour imprimer des objets solides, même miniaturisés, elles ne pouvaient servir pour fabriquer des objets mous. Car imprimer en 3D à partir d’un matériau de consistance molle conduit inévitablement à l’effondrement de l’objet en cours de fabrication.

Ça, c’était avant que l’équipe de Thomas Angelini (université de Floride) ne trouve la parade. Elle a présenté un nouveau concept dans la revue Science Advances (télécharger le PDF) : l’impression 3D dans un gel. Celui-ci, remplaçant l’air, constitue un support pour l’objet mou à fabriquer, qui permet de le tenir en place jusqu’à ce qu’il soit complet.

Le gel supporte l’objet mou en cours d’impression 3D

En pratique, l’aiguille de l’imprimante 3D injecte le matériau mou dans le gel. Constitué de particules microscopiques (7 microns), on dit de ce gel qu’il a une granulométrie extrêmement fine, ce qui permet une grande précision dans l’impression.

À l’emplacement de l’injection, le gel se solidifie rapidement, offrant ainsi un soutien au matériau injecté, qu’il piège de chaque côté. Ainsi, comme l’expliquent les auteurs, cette technique permet d’utiliser comme “encre” une gamme infinie de matériaux souples  — silicones, hydrogels, colloïdes et même des cellules vivantes ! — afin de créer des objets en trois dimensions de toutes sortes de formes différentes.

Des méduses et poupées russes miniatures

Pour preuve, l’équipe a généré une série de prototypes très divers à l’aide de la technique du gel : des fines coques fermées imbriquées les unes dans les autres prenant la forme de poupées russes ; des objets tubulaires ramifiés, ainsi que des sortes de petites méduses.

A la fin de l’impression, l’objet est lavé de son gel et le voilà prêt à l’emploi. De quoi espérer obtenir des structures utiles dans le domaine de la bio-ingénierie des tissus, dans l’électronique flexible ou encore dans les matériaux intelligents.

—Fiorenza Gracci

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Éclairage nocturne au Pont des Arts, à Paris. – Ph. JFGornet / Flickr / CC BY SA 2.0

La nuit, on n’y voit goutte. Et pour cause : l’homme est un animal diurne qui possède un œil remarquablement inefficace en conditions de faible éclairage. Pour comprendre, il faut savoir que les photo­récepteurs (neurones) tapissant le fond de la rétine de l’œil humain sont de deux types : les cônes (de 5 à 7 millions par œil) et les bâtonnets (quelque 120 millions par œil).

Quand la lumière est faible, seuls les bâtonnets, environ 1 000 fois plus sensibles que les cônes, réagissent. C’est la vision scotopique, ou crépusculaire.

Mais ces bâtonnets ne distinguent pas les couleurs : la nuit, on voit donc le monde en noir et blanc. Par ailleurs, ces bâtonnets sont absents de la fovéa, la zone située dans l’axe optique de l’œil, et qui permet de focaliser son regard, où sont concentrés les cônes. Ainsi, pour bien discerner un objet de nuit, mieux vaut décaler son regard d’une dizaine de degrés.

Les bâtonnets, acteurs de la vision nocturne, transmettent moins d’information au cerveau que les cônes

Autre faiblesse de notre œil imparfait, le transfert de l’information des photorécepteurs de la rétine aux cellules ganglionnaires, qui forment le nerf optique dirigé vers le cerveau, est peu performant pour les bâtonnets : en moyenne, les informations de 120 bâtonnets convergent vers une cellule ganglionnaire contre 6 cônes seulement !

Comme elle transmet un seul signal compilant les informations qu’elle reçoit, la résolution spatiale de la vision de nuit est moins bonne que de jour. Et les objets nous apparaissent flous. Si certains cas de nyctalopie, la faculté de voir dans le noir, ont été rapportés, cette capacité n’a jamais été constatée scientifiquement chez l’homme. Mais nous ne sommes pas tous égaux en termes de vision nocturne, certaines personnes possédant plus de bâtonnets que d’autres.

Une pathologie, l’achromatopsie, est parfois confondue avec la nyctalopie. Elle entraîne une dégénérescence des cônes, qui interviennent dans la vision des couleurs et la netteté, sans affecter les bâtonnets. Les personnes qui en sont atteintes voient donc mieux dans la pénombre que de jour, où la lumière les aveugle. Mais leur vision nocturne n’est toutefois pas supérieure à la normale.

—O.L. et L.G.

D’après Science&Vie Questions-Réponses n°12

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