Harry Cohen Tanugi

Des micro-réseaux nouvellement développés sont plus légers et 100 fois plus résistants que les polymères ordinaires

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Exemples de stents coronaires avec le noyau partiellement carbonisé imprimé en 3D.

Comme nous l'avons dit, l'approche la plus efficace pour augmenter la résistance de ces treillis polymères imprimables en 3D est la pyrolyse.

Le professeur Lu a découvert une circonstance "magique" dans la pyrolyse des micro-réseaux de photopolymère imprimés en 3D, qui a permis de multiplier par 100 la résistance et par deux la ductilité du matériau d'origine.

Pour obtenir la meilleure résistance et la meilleure ductilité, la proportion de polymère par rapport aux fragments de carbone est également essentielle. Le matériau perd de sa résistance s'il y a trop peu de fragments de carbone, et il devient cassant s'il y en a trop. Tout au long de l'étude, les chercheurs ont réussi à mettre au point un réseau de polymère idéalement carbonisé.

L'équipe de recherche a également constaté que ces micro-réseaux de "carbone hybride" présentaient une biocompatibilité améliorée par rapport au polymère original.

"Notre travail fournit une voie peu coûteuse, simple et évolutive pour fabriquer des métamatériaux mécaniques légers, solides et ductiles avec pratiquement n'importe quelle géométrie", a déclaré le professeur Lu.

Cette recherche a été soutenue par CityU, l'Institut d'études avancées de Hong Kong, le Comité d'innovation scientifique et technologique de Shenzhen et la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine.

Résumé de l'étude

Un matériau léger présentant simultanément une résistance et une ductilité élevées peut être surnommé le "Saint Graal" des matériaux structurels, mais ces propriétés sont généralement mutuellement exclusives. Jusqu'à présent, les micro-réseaux de carbone pyrolytique constituent une solution de choix pour une résistance ultra élevée à faible densité, mais leur fragilité intrinsèque et leur faible ténacité limitent leurs applications structurelles. Ici, nous brisons la perception des matériaux pyrolysés en démontrant un processus de pyrolyse facile et peu coûteux, c'est-à-dire la carbonisation partielle, pour améliorer considérablement la résistance et la ductilité d'un micro-réseau de photopolymère fragile imprimé en trois dimensions (3D) simultanément, ce qui permet une absorption d'énergie spécifique ultra élevée allant jusqu'à 60 J g-1 (>100 fois supérieure à l'original) sans fracture à des déformations supérieures à 50 %. En outre, le micro-réseau partiellement carbonisé présente une biocompatibilité améliorée par rapport à son homologue en polymère pur, ce qui pourrait débloquer ses applications biomédicales et multifonctionnelles. Cette méthode permettrait de créer une nouvelle classe de métamatériaux mécaniques hybrides en carbone, légers, très résistants et dont la géométrie est pratiquement illimitée.

[SOURCE]

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