Un polymère qui se répare tout seul par simple contact
Les matériaux souples aux propriétés mécaniques largement adaptables à l’ensemble du matériau qui composent l’objet peuvent façonner l’avenir de la robotique souple et de l’électronique portable. Surtout un polymère qui se répare tout seul. Cette innovation aura un impact sur les secteurs publics comme celui de la défense. On parle ici d’une plateforme de réseaux de polymères souples imprimables en 3D, avec une capacité de réglage sans précédent. Ils ont une rigidité de près de trois ordres de grandeur (MPa à GPa) et une capacité inhérente à se lier entre eux.
« Les matériaux sont basés sur des réseaux dynamiques de polymères covalents avec une densité variable de réticulants fixés aux épines dorsales des prépolymères par une réaction de Diels-Alder (DA) réversible en température.»
La flexibilité inhérente des chaînes de pré polymère et la densité de réticulation contrôlable permettent d’obtenir des réseaux imprimés en 3D avec des températures de transition vitreuse allant de quelques degrés seulement à plusieurs dizaines de degrés Celsius.
Le nouveau matériau peut-être refondu pour être ré-imprimé sous une autre forme sans perdre ses propriétés
Les matériaux à réseau élastomère présentent un comportement d’auto-régénération rapide et spontané à température ambiante, à l’air comme sous l’eau, un comportement difficile à obtenir avec d’autres matériaux réticulés. La dissociation réversible des réseaux à des températures supérieures à ≈ 120 °C permet la réimpression, tandis que le contrôle de la stéréochimie des attaches DA permet un comportement re-programmable de la mémoire de forme.
La plate-forme introduite répond aux principaux défis actuels, notamment le contrôle de l’interconnexion des polymères, l’amélioration des performances mécaniques des pièces imprimées et le retraitement des matériaux réticulés imprimés en 3D en l’absence de solvant.
Les chercheurs ont constaté que les températures auxquelles les réticulants se dissocient des chaînes de prépolymères sont relativement les mêmes pour différents niveaux de rigidité. Cette propriété de ce polymère qui se répare tout seul est utile pour l’impression 3D. Qu’ils soient souples ou durs, les matériaux peuvent être fondus à la même température et utilisés ensuite comme encre d’impression.
“En modifiant le matériel et les paramètres de traitement dans une imprimante 3D standard, nous avons pu utiliser nos matériaux pour imprimer des objets 3D complexes couche par couche”, a déclaré Frank Gardea, ingénieur de recherche au laboratoire de recherche de l’armée américaine et auteur correspondant de l’étude. “L’avantage unique de nos matériaux est que les couches qui composent la partie 3D peuvent avoir des rigidités très différentes”.
Lorsque la pièce 3D refroidit à température ambiante, les différentes couches s’assemblent de façon homogène, ce qui évite d’avoir à la cuire ou à la traiter chimiquement. Par conséquent, les pièces imprimées en 3D peuvent facilement être fondues à haute température, puis recyclées comme encre d’impression. Les chercheurs ont également noté que leurs matériaux sont re-programmables. En d’autres termes, après avoir été mis en forme, ils peuvent être transformés en une autre forme en utilisant simplement de la chaleur.
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202002374
