Le plastique imprimé en 3D super doux pourrait passer pour les cheveux humains. Le porteriez-vous ?
Les matériaux imprimés en 3D ouvrent la voie à de nouvelles applications de médicaments biomimétiques, à des pavés tactiles à haute sensibilité et à d’autres appareils électroniques.
Les chercheurs ont franchi une étape importante dans leur capacité à utiliser un type particulier d’élastomère dans la fabrication additive qui ouvre la voie au développement synthétique de tissus de type humain et de nouveaux dispositifs électroniques à haute sensibilité, ont-ils déclaré.
Une équipe dirigée par Christopher Bates, professeur adjoint de matériaux à l’UC Santa Barbara, et Michael Chabinyc, professeur de matériaux et président du département, a développé le premier élastomère « brosse à bouteilles » pouvant être imprimé en 3D. Les objets résultants sont similaires aux tissus humains en ce sens qu’ils sont mous et élastiques en raison de la composition unique du type de polymère à partir duquel ils ont été imprimés, ont déclaré les chercheurs.
Les élastomères typiques sont plus rigides que les tissus biologiques, et par l’objet d’où ils tirent leur nom, les polymères pour goupillons peuvent également sembler assez rigides. Cependant, leur nom vient de la structure des polymères qui composent le matériau, ce qui leur donne en fait la capacité – contrairement aux élastomères conventionnels – de former des élastomères extrêmement doux, ont déclaré les chercheurs.
Le matériau avec lequel l’équipe a travaillé est particulièrement unique car il peut être imprimé en 3D, ce qui étend l’application des polymères pour goupillons, qui existent depuis environ 20 ans. Cependant, ils n’ont commencé à évoluer rapidement que récemment en raison des progrès dans le domaine de la chimie de synthèse, qui permettent un contrôle précis de la taille et de la forme de ces molécules uniques, ont noté les chercheurs.
« Ces élastomères ultra-doux pourraient être applicables en tant qu’implants », a déclaré Bates dans un communiqué de presse. « Vous pourrez peut-être réduire l’inflammation et le rejet par le corps si les propriétés mécaniques d’un implant correspondent au tissu natif. »
Découverte accidentelle
Deux chercheurs postdoctoraux – Renxuan Xie et Sanjoy Mukherjee – travaillant dans le laboratoire de Bates et Chabinyc ont joué un rôle clé dans le développement du nouveau matériel, le découvrant tout à fait par accident alors qu’ils travaillaient sur quelque chose pour un autre projet, ont-ils déclaré. Cependant, sa capacité à conserver sa forme les a si bien informés de sa capacité à être utilisé dans l’impression 3D, a déclaré Bates.
La clé de la découverte de Xie et Mukherjee implique l’auto-assemblage de polymères de goupillons à l’échelle nanométrique, ont-ils déclaré. Cela provoque une transition solide-liquide en réponse à la pression appliquée, plaçant le matériau dans la catégorie des «fluides à limite d’élasticité».
Cela signifie que le matériau commence comme un solide semi-doux qui conserve sa forme, comme du beurre ou du dentifrice. Cependant, lorsqu’une pression suffisante est appliquée, il se liquéfie et peut être pressé à travers une seringue.
« Quand nous avons vu cette limite d’élasticité vraiment bien définie, tout le monde s’est rendu compte collectivement que nous pouvions l’imprimer en 3D », a déclaré Bates dans un communiqué de presse, « et ce serait cool car aucun des matériaux imprimables en 3D que nous connaissons avoir cette propriété super douce.
Applications et avantages imprimés en 3D
Les nouvelles applications qui peuvent être développées à l’aide du matériau et du processus d’impression incluent les tissus biomimétiques et les dispositifs électroniques à haute sensibilité, tels que les pavés tactiles, les capteurs et les actionneurs, ont déclaré les chercheurs. L’équipe a publié un article sur ses travaux dans la revue Avancées scientifiques.
En plus de sa douceur et de son élasticité, le matériau possède d’autres propriétés qui le rendent attrayant pour les processus de fabrication et les nouvelles applications, ont déclaré les chercheurs.
L’un est qu’il s’agit d’un polymère pur qui ne contient ni eau ni aucun autre solvant pour le rendre plus doux, ce qui est important car cela enlève la complexité d’exiger la bonne quantité d’eau dans le matériau pour s’assurer qu’il conserve sa forme, ont déclaré les chercheurs. .
Une autre est que le matériau peut être imprimé en 3D et traité sans solvant, ce qui n’est souvent pas le cas et peut éviter la formation de défauts après l’impression. En effet, les scientifiques ajoutent souvent du solvant pour liquéfier un solide afin qu’il puisse être extrait d’une buse, a noté Xie. « Mais si vous ajoutez du solvant, il doit s’évaporer après l’impression, ce qui fait que l’objet change de forme ou se fissure », a-t-il déclaré.
