Un additif pour rendre (bio)dégradable les objets obtenus par impression 3D

Publié par Redbran le 11/05/2022 à 13:00
Source: CNRS INC
L'impression 3D permet de fabriquer de nombreux objets dans des résines solides qui sont mécaniquement, thermiquement et chimiquement très résistantes. Cette stabilité rend cependant ces matériaux peu dégradables ou recyclables. Des chimistes ont montré que la polymérisation radicalaire (La polymérisation (par voie) radicalaire est une polymérisation en chaîne qui comme...) par ouverture de cycle permet de modifier chimiquement des résines classiques à base d'acrylates pour y introduire des liaisons faibles qui les rendent dégradables. L'imprimabilité de la résine, la résolution d'impression et les propriétés mécaniques des objets 3D restent intactes, mais ceux-ci se dégradent dans un solvant (Un solvant (également nommé en suisse romande thinner pour les solvants puissant) est un...) basique ainsi que dans un compost (Le compostage peut être défini comme un procédé biologique contrôlé de conversion et de...) domestique. Cette nouvelle approche a été récemment publiée dans ACIE.


© Noémie Gil et al

La fabrication additive et plus particulièrement l'impression 3D ont révolutionné la fabrication industrielle classique en créant directement des objets 3D à partir de plans conçus sur ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant...) et en utilisant une technique de dépôt de couches successives de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) polymères. L'impression 3D est devenue extrêmement populaire avec le développement des procédés de photopolymérisation qui sont résumés par le terme de photopolymérisation VAT. Les avantages sont une construction rapide, une bonne résolution (caractéristiques.

Si des solutions à cette problématique ont été proposées dans la littérature, la plupart nécessitent de préparer des monomères spécifiques avec un noyau dégradable entre les fonctions (meth)acrylates et de les utiliser en tant que nouvelle résine. Cette approche implique de préparer une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) importante de monomères pour chaque impression 3D et est difficilement transposable à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un...). De plus, les propriétés des photopolymères sont affectées par cette structure et il est difficile de trouver la composition optimisée pour cibler à la fois la dégradabilité et les propriétés mécaniques souhaitées.

Des chimistes de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) radicalaire (CNRS/Aix-Marseille Université) et de l'Institut des sciences des matériaux de Mulhouse (CNRS/Université de Haute-Alsace) proposent une nouvelle stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie...) pour conférer des propriétés de dégradabilité à des objets faits par impression 3D. Ils utilisent un comonomère, le dibenzo[c,e]-oxepane-5-thione (DOT), qui joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) le rôle d'additif (2 % en poids) dans des résines acrylates conventionnelles. Cette approche a été appliquée à plusieurs systèmes d'impression 3D, à de la stéréolithographie à deux photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction...) ainsi qu'à des imprimantes 3D commerciales. Quelle que soit l'échelle, les objets ont pu être dégradés en conditions basiques à des vitesses qui dépendent de la taille de l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...), mais en conduisant dans tous les cas à leur dissolution complète. Si des objets combinent des parties faites avec et sans l'additif, il est possible de dissoudre uniquement les parties contenant l'additif, en conservant intactes les parties sans additifs.

Ces propriétés de dégradation devraient permettre de diminuer de façon notable le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) des déchets produits par impression 3D et ce même à l'échelle industrielle. Cette nouvelle approche a été récemment publiée dans ACIE et fait l'objet d'un brevet déposé avec la SATT CONECTUS.

Référence:
Noémie Gil, Constance Thomas, Rana Mhanna, Jessica Mauriello, Romain Maury, Benjamin Leuschel, Jean-Pierre Malval, Jean-Louis Clément, Didier Gigmes, Catherine Lefay, Olivier Soppera et Yohann Guillaneuf.
Thionolactone as Resin Additive to Prepare (bio)degradable 3D Objects via VAT Photopolymerization Angewandte Chemie International,7 février 2022.
https://doi.org/10.1002/anie.202117700

Contacts:
- Yohann Guillaneuf - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) à l'Institut de chimie radicalaire (CNRS/Aix-Marseille Université) - yohann.guillaneuf at univ-amu.fr
- Olivier Soppera - Chercheur à l'Institut de sciences des matériaux de Mulhouse (CNRS/Université de Haute Alsace) - olivier.soppera at uha.fr
- Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie,...) - Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) de l'INC - inc.communication at cnrs (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...).fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS - inc.communication at cnrs.frr
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