Nouvelles encres hydrogel naturelles pour l’impression 3D par traitement numérique de la lumière

Nouvelles encres hydrogel naturelles pour l'impression 3D par traitement numérique de la lumière

Crédit : Casey et al.

Des chercheurs du Politecnico di Torino, de BRIN en Indonésie, de l’Institut italien de technologie (IIT) et de l’Université de Cagliari ont récemment introduit de nouvelles encres hydrogel composites à base de matériaux naturels et respectueux de l’environnement, qui pourraient être utilisées pour imprimer des objets en 3D. Ces hydrogels, présentés dans un article publié dans Matériaux et technologies durablessont à base de carboxyméthylcellulose acrylée (mCMC).

“Nous travaillons au développement de nouveaux matériaux imprimables et de dispositifs fonctionnels depuis 2015, donc au cours de ces années, différents domaines ont été explorés, ce qui a donné lieu à de nombreuses publications dans le domaine de l’impression 3D”, a déclaré Ignazio Roppolo, l’un des chercheurs qui a réalisé le étude, a déclaré à TechXplore.

Le premier objectif des travaux de Roppolo et de ses collègues était de développer des hydrogels polymères pour l’impression 3D basés sur des ressources naturelles, afin d’augmenter la durabilité et de réduire l’utilisation de résines synthétiques standard. Ces dernières années, l’équipe a collaboré avec le Dr Athanasia Amanda Septevani, chercheuse au Centre de recherche sur l’environnement et les technologies propres de BRIN en Indonésie.

“Le Dr Septevani est un expert dans le traitement des déchets pour obtenir de nouveaux matériaux cellulosiques, donc le travail est venu presque spontanément, en utilisant des matières premières cellulosiques de différentes sources pour développer de nouvelles résines à base d’eau”, a déclaré Roppolo. “Encore une fois, cette étude n’est qu’une étape dans l’objectif plus large de durabilité des matériaux imprimables en 3D.”

Nouvelles encres hydrogel naturelles pour l'impression 3D par traitement numérique de la lumière

Crédit : Casey et al.

Les hydrogels naturels ont des propriétés vraiment remarquables, notamment une biocompatibilité et une biodégradabilité élevées, ainsi qu’une faible toxicité. Actuellement, les processus d’impression 3D reposent fortement sur des matériaux synthétiques qui ne sont pas biodégradables et sont basés sur des résines à base de combustibles fossiles.

Cela est principalement dû au fait que de nombreux hydrogels naturels existants ont de très mauvaises propriétés mécaniques, ce qui les rend difficiles à utiliser pour l’impression 3D induite par la lumière. Roppolo et ses collègues ont ainsi tenté de développer des hydrogels naturels aux propriétés plus désirables, ce qui pourrait contribuer à rendre l’impression 3D plus durable dans le monde.

“Le but de notre récent article était de modifier les hydrogels naturels pour les rendre imprimables et d’améliorer leurs propriétés mécaniques, afin que l’on puisse tirer parti de leurs caractéristiques, mais en même temps pour permettre la fabrication de formes complexes”, a expliqué Roppolo. “Dans notre perspective, cela permettra de poursuivre le développement, en particulier en ce qui concerne l’administration de médicaments et le développement d’échafaudages cellulaires.”

Nouvelles encres hydrogel naturelles pour l'impression 3D par traitement numérique de la lumière

Crédit : Casey et al.

En fin de compte, Roppolo et ses collègues ont pu adapter les hydrogels de carboxyméthylcellulose acrylée pour améliorer leur imprimabilité. Pour ce faire, ils ont ajouté aux hydrogels des nanocristaux de cellulose (NC) issus de l’huile de palme, issus de biodéchets, pour produire des réseaux polymères hybrides.

« D’un point de vue matériel, une grande réussite de notre travail a été d’obtenir des résines avec une bonne imprimabilité, une bonne fidélité de forme et de bonnes propriétés mécaniques, qui rendent les objets imprimés en 3D faciles à manipuler par les opérateurs », a déclaré Roppolo. “Ce n’est pas anodin pour ces types d’hydrogels.”

Les hydrogels introduits par cette équipe de chercheurs présentent de nombreuses propriétés avantageuses, dont une bonne imprimabilité, ainsi qu’un gonflement et une sensibilité au pH contrôlés. À l’avenir, ils pourraient être utilisés pour créer de nombreux dispositifs utilisant l’impression 3D, y compris des capteurs et des systèmes robotiques mous.

Nouvelles encres hydrogel naturelles pour l'impression 3D par traitement numérique de la lumière

Crédit : Casey et al.

Comme les encres hydrogel naturelles sont basées sur des matériaux renouvelables, elles ouvrent des possibilités intéressantes pour l’utilisation et la valorisation des déchets résiduels issus de l’agriculture. Les travaux récents de Roppolo et ses collègues pourraient ainsi également inspirer d’autres équipes pour explorer le potentiel de ces déchets résiduels en science des matériaux.

“Nous travaillons actuellement sur plusieurs autres projets visant à obtenir des matériaux imprimables à partir des déchets de récolte”, a ajouté Roppolo. “Nos travaux continueront d’explorer deux axes de recherche : d’une part la valorisation des déchets pour produire de la résine imprimable en 3D, d’autre part leur application dans le domaine bio-connexe, par exemple des patchs pour l’administration de médicaments ou des échafaudages pour effectuer des études cellulaires. ”


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Plus d’information:
Diana Cafiso et al, impression 3D d’hydrogels entièrement à base de cellulose par traitement numérique de la lumière, Matériaux et technologies durables (2022). DOI : 10.1016 / j.susmat.2022.e00444

© 2022 Réseau Science X

Citation: Nouvelles encres hydrogel naturelles pour l’impression 3D par traitement numérique de la lumière (2022, 31 mai) récupéré le 31 mai 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-05-natural-hydrogel-inks-digital-3d.html

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