Des chercheurs créent un gel métallique hautement conducteur pour l'impression 3D
Les objets imprimés peuvent être conçus pour changer de forme au fur et à mesure que le gel sèche, un phénomène appelé "impression 4D"
Des chercheurs ont mis au point un gel métallique hautement conducteur d'électricité qui peut être utilisé pour imprimer des objets solides en trois dimensions (3D) à température ambiante.
"L'impression 3D a révolutionné la fabrication, mais nous ne connaissons pas de technologies antérieures permettant d'imprimer des objets métalliques en 3D à température ambiante en une seule étape", explique Michael Dickey, co-auteur correspondant d'un article sur ces travaux et titulaire de la chaire Camille & Henry Dreyfus d'ingénierie chimique et biomoléculaire à l'université d'État de Caroline du Nord. "Cela ouvre la voie à la fabrication d'une large gamme de composants et d'appareils électroniques.
Pour créer le gel métallique, les chercheurs commencent par une solution de particules de cuivre micrométriques en suspension dans l'eau. Ils ajoutent ensuite une petite quantité d'un alliage d'indium et de gallium qui est un métal liquide à température ambiante. Le mélange ainsi obtenu est ensuite agité.
Sous l'effet de l'agitation, le métal liquide et les particules de cuivre se collent l'un à l'autre, formant un "réseau" de gel métallique dans la solution aqueuse.
"Cette consistance gélatineuse est importante, car elle signifie que les particules de cuivre sont réparties de manière relativement uniforme dans le matériau", explique M. Dickey. "Cela a deux effets. Premièrement, cela signifie que le réseau de particules se connecte pour former des voies électriques. D'autre part, cela signifie que les particules de cuivre ne se déposent pas hors de la solution et n'obstruent pas l'imprimante".
Le gel obtenu peut être imprimé à l'aide d'une buse d'impression 3D classique et conserve sa forme une fois imprimé. Et lorsqu'on le laisse sécher à température ambiante, l'objet 3D obtenu devient encore plus solide tout en conservant sa forme.
Toutefois, si les utilisateurs décident d'appliquer de la chaleur à l'objet imprimé pendant qu'il sèche, des choses intéressantes peuvent se produire.
Les chercheurs ont constaté que l'alignement des particules influence le séchage du matériau. Par exemple, si vous imprimez un objet cylindrique, les côtés se contracteront davantage que le haut et le bas pendant le séchage. Si un objet sèche à température ambiante, le processus est suffisamment lent pour ne pas créer de changement structurel dans l'objet. Toutefois, si vous appliquez de la chaleur - par exemple, en plaçant l'objet sous une lampe chauffante à 80 degrés Celsius - le séchage rapide peut entraîner une déformation structurelle. Cette déformation étant prévisible, il est possible de modifier la forme d'un objet imprimé après son impression en contrôlant le motif de l'objet imprimé et la quantité de chaleur à laquelle l'objet est exposé pendant le séchage.
"En fin de compte, ce type d'impression quadridimensionnelle - les trois dimensions traditionnelles, plus le temps - est un outil de plus qui peut être utilisé pour créer des structures aux dimensions souhaitées", explique M. Dickey. "Mais ce que nous trouvons le plus intéressant dans ce matériau, c'est sa conductivité.
"Les objets imprimés étant constitués à 97,5 % de métal, ils sont hautement conducteurs. Ce n'est évidemment pas aussi conducteur qu'un fil de cuivre classique, mais il est impossible d'imprimer en 3D un fil de cuivre à température ambiante. Et ce que nous avons mis au point est bien plus conducteur que tout ce qui peut être imprimé. Nous sommes très enthousiastes quant aux applications possibles.
"Nous sommes prêts à travailler avec des partenaires industriels pour explorer les applications potentielles et nous sommes toujours heureux de discuter avec des collaborateurs potentiels des orientations futures de la recherche", ajoute M. Dickey.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités de l’industrie chimique
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée à l'industrie chimique, aux méthodes analytiques, aux laboratoires et à la technologie des processus vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
