L'impression 3D à la rescousse : des pompes à vide rétractables pour de plus grandes découvertes

Par Adam Zewe, Massachusetts Institute of Technology3 juin 2023

Des chercheurs du MIT ont mis au point un moyen d'imprimer en 3D une pompe à vide péristaltique miniaturisée, qui pourrait être un élément clé d'un spectromètre de masse portable. Crédit : Avec l’aimable autorisation des chercheurs

L'appareil serait un élément clé d'un spectromètre de masse portable qui pourrait aider à surveiller les polluants, à effectuer des diagnostics médicaux dans des zones reculées ou à tester le sol martien.

MITMIT is an acronym for the Massachusetts Institute of Technology. It is a prestigious private research university in Cambridge, Massachusetts that was founded in 1861. It is organized into five Schools: architecture and planning; engineering; humanities, arts, and social sciences; management; and science. MIT's impact includes many scientific breakthroughs and technological advances. Their stated goal is to make a better world through education, research, and innovation." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">MIT researchers have used additive manufacturing to create a small, inexpensive vacuum pump that could lead to the development of portable mass spectrometers. The 3D printed mini peristaltic pump, designed with a hyperelastic material tube featuring notches, overcomes traditional design issues, reduces heat, and increases the device’s lifespan. This could enable monitoring of pollutants or medical diagnoses in remote areas, and soil testing on MarsMars is the second smallest planet in our solar system and the fourth planet from the sun. It is a dusty, cold, desert world with a very thin atmosphere. Iron oxide is prevalent in Mars' surface resulting in its reddish color and its nickname "The Red Planet." Mars' name comes from the Roman god of war." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Mars.

Les spectromètres de masse sont des analyseurs chimiques extrêmement précis qui ont de nombreuses applications, depuis l'évaluation de la sécurité de l'eau potable jusqu'à la détection de toxines dans le sang d'un patient. Mais construire un spectromètre de masse portable et peu coûteux qui pourrait être déployé dans des endroits éloignés reste un défi, en partie à cause de la difficulté de miniaturiser la pompe à vide dont il a besoin pour fonctionner à faible coût.

Les chercheurs du MIT ont utilisé la fabrication additive pour franchir une étape majeure vers la résolution de ce problème. Ils ont imprimé en 3D une version miniature d’un type de pompe à vide, connue sous le nom de pompe péristaltique, qui a à peu près la taille d’un poing humain.

Leur pompe peut créer et maintenir un vide qui a une pression d'un ordre de grandeur inférieure à celle d'une pompe dite sèche et rugueuse, qui ne nécessite pas de liquide pour créer un vide et peut fonctionner à la pression atmosphérique. La conception unique des chercheurs, qui peut être imprimée en un seul passage sur une imprimante 3D multimatériaux, empêche les fuites de fluide ou de gaz tout en minimisant la chaleur due à la friction pendant le processus de pompage. Cela augmente la durée de vie de l'appareil.

Cet appareil, qui n'a que la taille d'un poing humain, a mieux fonctionné que les autres types de pompes pour créer et maintenir un vide sec, ce qui est essentiel pour permettre à un spectromètre de masse de déterminer efficacement les molécules d'un échantillon. Crédit : Avec l’aimable autorisation des chercheurs

Cette pompe pourrait être intégrée à un spectromètre de masse portable utilisé par exemple pour surveiller la contamination des sols dans des régions isolées du monde. L’appareil pourrait également être idéal pour une utilisation dans des équipements d’études géologiques à destination de Mars, car il serait moins coûteux de lancer la pompe légère dans l’espace.

"Nous parlons d'un matériel très bon marché mais également très performant", déclare Luis Fernando Velásquez-García, scientifique principal aux Microsystems Technology Laboratories (MTL) du MIT et auteur principal d'un article décrivant la nouvelle pompe. « Avec les spectromètres de masse, le gorille de 500 livres dans la pièce a toujours été le problème des pompes. Ce que nous avons montré ici est révolutionnaire, mais cela n’est possible que parce qu’il est imprimé en 3D. Si nous avions voulu procéder de manière standard, nous n'aurions pas été à la hauteur