Des chercheurs de l’Université de Heidelberg ont développé des polymères imprimables en 3D capables de se désassembler rapidement en leurs briques moléculaires, qui peuvent ensuite être récupérées et réutilisées pour produire un nouveau matériau.
La photopolymérisation utilisée en impression 3D permet de fabriquer des structures complexes avec une excellente résolution, mais elle conduit généralement à des réseaux très stables et difficiles à recycler. L’équipe d’Eva Blasco à l’Université de Heidelberg propose de renverser cette logique en utilisant des polymères métastables, suffisamment robustes pendant leur utilisation mais programmés pour se déconstruire lorsqu’un stimulus spécifique est appliqué.
Le concept repose sur des polymères auto-immolatifs contenant une unité moléculaire labile qui joue le rôle de point de déclenchement. Lorsqu’un signal chimique approprié active cette unité, une réaction en cascade se propage le long de la macromolécule et provoque sa dépolymérisation, à la manière d’une série de dominos.
Johannes Markhart, Philipp Mainik et Eva Blasco ont formulé ces polymères pour l’impression 3D par traitement numérique de la lumière. Les matériaux permettent de produire des objets complexes présentant des détails à l’échelle micrométrique et une bonne robustesse mécanique. Lorsqu’ils sont exposés au déclencheur prévu, les réseaux imprimés se désassemblent en quelques secondes dans des conditions ambiantes.
Les briques moléculaires sont récupérées avec un rendement proche du quantitatif puis utilisées pour reformer le polymère. Les analyses spectroscopiques montrent que le matériau recyclé possède la même composition chimique que le polymère initial et retrouve ses propriétés d’impression. Cette stratégie apporte ainsi une démonstration particulièrement convaincante d’une circularité chimique appliquée à la fabrication additive.
Publication : Johannes Markhart, Philipp Mainik et Eva Blasco, Metastable Polymers for Circular 3D Printing, Advanced Materials.