Professeur Christopher Barner-Kowollik (à droite) avec le Dr Hannes Houck, co-auteur de l’étude (Crédit : QUT)
Les matériaux qui changent leurs propriétés en réponse à différents déclencheurs environnementaux promettent toutes sortes de polyvalence pour toutes sortes d’applications, et une équipe internationale de scientifiques vient de mettre au point un matériau particulièrement inventif. Grâce à sa capacité à se raidir sous un certain type de lumière et à s’assouplir dans l’obscurité, ce nouveau matériau est particulièrement prometteur pour le monde de l’impression 3D, où il pourrait être utilisé comme support temporaire pour des structures complexes qui fondent lorsque le travail est terminé.
Le nouveau matériau est l’œuvre de scientifiques de la Queensland University of Technology (QUT) d’Australie, de l’Université de Gand en Belgique et de l’Institut de technologie de Karlsruhe en Allemagne, et consiste en une structure polymère qui peut modifier sa structure en fonction de la lumière, puis revenir en arrière.
La clé de ses propriétés changeantes réside dans les composés chimiques peu coûteux que l’équipe a travaillés dans le matériau. Parmi celles-ci figurent des molécules de couplage appelées triazolinediones et un ingrédient commun dans les répulsifs antimites appelé naphtalène.
Ensemble, ils permettent au matériau de rester solide et ferme tant qu’il est exposé à la lumière verte des LEDs. Mais lorsque les chercheurs éteignent la lumière et que le matériau est laissé dans l’obscurité pendant un certain temps, ces liaisons chimiques commencent à se briser et à causer un désordre mou et liquide. En rallumant la lumière, elle se durcit à nouveau.
De plus, le fait de varier l’intensité de la lumière plutôt que de l’éteindre leur a permis d’ajuster les propriétés mécaniques du matériau à un point intermédiaire. Selon les chercheurs, ces capacités sont uniques lorsqu’il s’agit de matériaux et vont à l’encontre de la compréhension commune de la chimie d’aujourd’hui.
« Généralement, vous utilisez différentes longueurs d’onde de lumière ou de chaleur supplémentaire ou de produits chimiques agressifs pour briser les chaînes moléculaires de polymères qui forment une structure de réseau, disent les chercheurs. « Cependant, dans ce cas, nous avons utilisé une lumière LED verte pour stabiliser le réseau. Le déclencheur pour briser le réseau, le faire s’effondrer et s’écouler est en fait le plus doux de tous : l’obscurité. Rallumer la lumière et le matériau se durcit à nouveau et conserve sa force et sa stabilité. »
L’équipe qualifie sa nouvelle structure de » matériau dynamique stabilisé à la lumière » et espère qu’elle pourra donner naissance à une nouvelle classe de matériaux qui répondent à la lumière de manière novatrice et utile. Il s’agit d’applications intéressantes dans l’impression 3D, où la création de structures telles que des ponts ou des escaliers avec des caractéristiques en surplomb est intrinsèquement délicate, car l’impression 3D fonctionne généralement en construisant une couche sur une autre à partir de zéro.
« Ce dont vous avez besoin pour imprimer en 3D quelque chose comme un pont, c’est d’un échafaudage de support, une deuxième encre qui fournit cet échafaudage pendant l’impression du dessin, mais que vous pouvez ensuite enlever quand il n’est plus nécessaire « , explique le professeur Christopher Barner-Kowollik, chimiste macromoléculaire à QUT. « Avec une encre dynamique stabilisée à la lumière utilisée comme échafaudage, vous pouvez imprimer en 3D sous la lumière, puis éteindre la lumière pour laisser couler l’encre de l’échafaudage. »
