Une méthode d'impression 3D durable et réversible utilisant un minimum d'ingrédients et d'étapes
Ces travaux pourraient rendre la fabrication de matériaux plus durable et plus respectueuse de l'environnement
Une nouvelle méthode d'impression 3D mise au point par des ingénieurs de l'université de Californie à San Diego est si simple qu'elle utilise une encre polymère et une solution d'eau salée pour créer des structures solides. Ces travaux, publiés dans Nature Communications, pourraient rendre la fabrication de matériaux plus durable et plus respectueuse de l'environnement.
Donghwan Ji, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Bae et premier auteur de l'étude, démontre la méthode d'impression 3D durable.
Liezel Labios/UC San Diego Jacobs School of Engineering
Le procédé utilise une solution de polymère liquide appelée poly(N-isopropylacrylamide), ou PNIPAM en abrégé. Lorsque cette encre PNIPAM est extrudée à travers une aiguille dans une solution saline de chlorure de calcium, elle se solidifie instantanément au contact de l'eau salée. Les chercheurs ont utilisé ce processus pour imprimer facilement des structures solides.
Cette solidification rapide est due à un phénomène appelé effet de salage, où les ions de sel attirent les molécules d'eau hors de la solution de polymère en raison de leur forte attirance pour l'eau. L'élimination de l'eau entraîne l'agrégation dense des chaînes polymères hydrophobes de l'encre PNIPAM, créant ainsi une forme solide.
"Tout cela se fait dans des conditions ambiantes, sans nécessiter d'étapes supplémentaires, d'équipement spécialisé, de produits chimiques toxiques, de chaleur ou de pression", explique l'auteur principal de l'étude, Jinhye Bae, professeur au département Aiiso Yufeng Li Family Department of Chemical and Nano Engineering de l'école d'ingénieurs Jacobs de l'université de San Diego.
Les méthodes traditionnelles de solidification des polymères nécessitent généralement des étapes gourmandes en énergie et des substances agressives. En revanche, ce nouveau procédé exploite la simple interaction entre le PNIPAM et l'eau salée à température ambiante pour obtenir le même résultat, mais sans le coût environnemental.
De plus, ce processus est réversible. Les structures solides produites peuvent être facilement dissoutes dans de l'eau douce et reprendre leur forme liquide. L'encre PNIPAM peut ainsi être réutilisée pour d'autres impressions. "Il s'agit d'une approche simple et respectueuse de l'environnement pour recycler les matériaux polymères", a déclaré M. Bae.
Pour démontrer la polyvalence de leur méthode, les chercheurs ont imprimé des structures à partir d'encres PNIPAM contenant d'autres matériaux. Ils ont ainsi imprimé un circuit électrique à l'aide d'une encre composée de PNIPAM mélangé à des nanotubes de carbone, ce qui a permis d'alimenter une ampoule électrique. Ce circuit imprimé a également pu être dissous dans de l'eau douce, démontrant ainsi la possibilité de créer des composants électroniques solubles dans l'eau et recyclables.
Bae et son équipe estiment que cette technique d'impression 3D simple et réversible pourrait contribuer au développement de technologies de fabrication de polymères respectueuses de l'environnement.
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.
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