Impression 3D à la lumière visible

Publié par Redbran le 07/07/2021 à 13:00
Source: CNRS INC
La photopolymérisation permet la fabrication d'une grande variété d'objets de toutes tailles, de la nanofabrication à la formation de très grandes pièces. Les équipes du laboratoire HCEP (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/CNES/ArianeGroup), de l'IS2M (CNRS/Université Haute Alsace), du laboratoire CP2M (CNRS/Université Claude Bernard (Claude Bernard, né le 12 juillet 1813 à Saint-Julien (Rhône) et mort le...) Lyon 1/CPE Lyon), et du CRMN (CNRS/ENS Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1) ont récemment mis au point (Graphie) une nouvelle méthode de création de réseaux polymères par photopolymérization grâce à la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre...). Ces résultats, très prometteurs pour l'impression 3D, sont publiés dans la revue Angewandte Chemie International Edition.


Réseaux avec des noeuds de réticulation borés (© E. Lacôte)

La photopolymérisation a acquis une notoriété croissante grâce au développement de l'impression 3D. À partir de monomères multifonctionnels et de petites molécules photosensibles, elle permet en effet la fabrication de polymères réticulés avec un excellent contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) spatial (seule la zone irradiée réagit) et temporel (la réaction démarre et s'arrête sur demande), et donc de pièces sur une vaste gamme d'échelles. Une approche largement utilisée pour contrôler la formation d'un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) dense et qui se fige vite est la photopolymérisation de monomères acryliques adjuvée d'une chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) click* à base d'un thiol pour densifier le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) par formation de liaisons C-S par voie radicalaire. Cette chimie efficace peut cependant être très nauséabonde.

Les équipes du laboratoire Hydrazines et composés énergétiques polyazotés (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/CNES/ArianeGroup), de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de sciences des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) de Mulhouse (CNRS/Université Haute Alsace), du laboratoire Catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique...), polymérisation, procédés et matériaux (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/CPE Lyon), et du Centre de RMN à très hauts champs de Lyon (CNRS/ENS Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1) proposent une variante de chimie click à base de bore (Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5.) de la réaction thiol-(méth)acrylate.

Contrairement aux thiols, qui n'ont qu'un seul site de greffage, les complexes carbène N-hétérocycliques-boranes (NHC-boranes) utilisés ici sont inodores et ont jusqu'à trois sites disponibles. Ainsi, de simples NHC-boranes monofonctionnels peuvent devenir des noeuds de réticulation par l'atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que...) de bore lors de la photopolymérisation de résines (méth)acryliques. Ceci permet d'améliorer les propriétés mécaniques et la résistance aux solvants des matériaux obtenus lors de la photopolymérisation des résines par la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) visible. Qui plus est, la réactivité plus modulable de la liaison C-B rend le noeud réversible, notamment par traitement oxydant, ce qui pourrait être un atout du point de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) du recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui...) des matériaux obtenus. Publiés dans la revue Angewandte Chemie International Edition, ces résultats ouvrent la voie vers une photochimie facile et plus verte directement applicable à l'impression 3D de matériaux acryliques.

Note:
*Depuis sa description par Sharpless [i]et al.
en 2001 [Kolb et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2004-2021], la chimie click est devenue un incontournable de la synthèse chimique. Biocompatible, elle permet le couplage ou le greffage de molécules spécifiques à différents substrats, y compris in vivo, ou même la fabrication de polymères en couplant de petites unités clipsables entre elles.[/i]

Référence:
Development of a borane-(meth)acrylate photo-click reaction
Berengere Aubry, Rémi Canterel, Muriel Lansalot, Elodie Bourgeat-Lami, Aissam Airoudj, Bernadette Graff, Celine Dietlin, Fabrice Morlet-Savary, Jan Blahut, ladislav Benda, Guido Pintacuda, Emmanuel Lacote, Jacques Lalevee, Angewandte Chemie International Edition, 6 mai 2021.
https://doi.org/10.1002/anie.202103008

Contacts:
- Emmanuel Lacôte - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...), Laboratoire hydrazines et composés énergétiques polyazotés (CNRS/Université Claude Bernard/Centre national d'études spatiales/ArianeGroup) - emmanuel.lacote at univ-lyon1.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.fr
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