Des chercheurs de la TU Wien améliorent les propriétés des matériaux issus de la FA

Selon la TU Wien, des chercheurs ont mis au point des méthodes permettant de conférer à un objet imprimé en 3D non seulement la forme souhaitée, mais aussi les propriétés matérielles désirées, point par point. La polyvalence de cette technologie a été démontrée dans plusieurs applications : il est par exemple possible d’imprimer un code QR invisible qui ne devient visible qu’à certaines températures. Les résultats ont été publiée dans Nature Communications.

L’équipe de recherche de Katharina Ehrmann, à l’Institut de chimie synthétique appliquée de la TU Wien, travaille avec des matériaux liquides irradiés par la lumière. Une réaction chimique est déclenchée précisément là où la lumière frappe le liquide. Les blocs moléculaires présents dans le liquide se lient entre eux, et le matériau devient solide.

Il est désormais possible de contrôler avec précision la manière dont le liquide se solidifie et les propriétés du matériau obtenu. « Nous pouvons utiliser différentes intensités lumineuses, différentes longueurs d’onde ou différentes températures », explique Katharina Ehrmann. « Tout cela peut être utilisé pour influencer les propriétés du matériau imprimé en 3D. »

Ainsi, les chercheurs contrôlent la façon dont les blocs moléculaires du liquide se lient entre eux lorsqu’ils deviennent un objet solide. Ils peuvent s’aligner régulièrement, comme des spaghettis dans un paquet, et former un cristal, ou au contraire se disposer de manière amorphe et désordonnée, comme des spaghettis cuits dans une assiette.

Michael Göschl et Dominik Laa sont les premiers auteurs de la publication actuelle, tous deux membres des équipes de Katharina Ehrmann et Jürgen Stampfl. « Selon le degré de cristallinité, les propriétés du matériau peuvent varier considérablement », explique Michael Göschl. « Les matériaux cristallins ont tendance à être durs et cassants, tandis que les matériaux amorphes sont souvent souples et élastiques. Les propriétés optiques peuvent également varier, allant d’une transparence semblable à celle du verre à un blanc opaque », ajoute Dominik Laa.

Code QR invisible

L’équipe a démontré la polyvalence de la nouvelle méthode à travers plusieurs exemples, dont un code QR créé à l’intérieur d’un morceau de plastique, recouvert d’une couche cristalline. Cependant, cette couche perd sa cristallinité à une certaine température et devient transparente : le code QR caché devient alors visible. Selon le matériau et la température, il est aussi possible de détruire temporairement le code QR, un peu comme lorsqu’un téléphone refuse l’accès après plusieurs codes erronés.

De la même façon, il a été possible d’imprimer un symbole d’avertissement qui ne devient visible que lorsque le matériau est chauffé au-delà d’une température donnée. Cette approche peut par exemple servir à vérifier si la plage de température prescrite a été dépassée pendant le transport de marchandises sensibles à la chaleur.

La caractérisation optique du matériau a également été réalisée à la TU Wien, dans le groupe de recherche du professeur Andrei Pimenov à l’Institut de physique de l’état solide. « Nous offrons un tout nouveau champ de possibilités pour l’impression 3D », conclut Katharina Ehrmann. « Des applications potentielles peuvent être envisagées dans de nombreux domaines, du stockage de données et de la sécurité aux applications biomédicales. »