Nano Réplication – NANOREP

Les matériaux plastiques jouent un rôle prépondérant dans la société de biens de consommation après avoir rendu possible une production de masse à bas coût de divers produits (emballage de protection, composants légers et de sécurité pour l'automobile, systèmes communiquant nomades, instruments médicaux,…). En marge, de nouvelles niches sont récemment apparues adressant des produits de haute technologie répondant à des exigences de fonctionnalité et qualité supérieures (microfluidique, bio/micro-systèmes). La tendance actuelle est de transférer ce nouveau savoir-faire vers une production de masse de produits à plus forte valeur ajoutée, dans les secteurs traditionnels de l'industrie (ex. automobile). La nano-texturation offre l'opportunité d'ajouter des propriétés de surface innovantes en jouant sur les morphologies et dimensions de motifs. La fabrication de modèles nanostructurées avec un control précis de taille et d'ordre de motifs requière des techniques de pointe telles que la lithographie. Les structures ainsi obtenues peuvent être revêtues par électrodéposition de nickel ou utilisées comme masque de gravure pour transférer les motifs dans un substrat. Cette approche, coûteuse et à faible rendement, se limite dans la pratique à des applications ciblées où le contrôle dimensionnel est indispensable (ex. optique et microélectronique). Afin de franchir cet obstacle, des alternatives ont vu le jour (ex. microstructuration et anodisation de feuillards d'aluminium utilisés comme masque de formage de polymères) qui restent cependant limitées (multi-dispersion de motifs, faibles flexibilité, reproductibilité,…) et seulement accessibles à la recherche et au prototypage. L'ingénierie de surface à l'échelle nanoscopique a néanmoins fait des progrès considérables dans le domaine de l'auto-assemblage en comparaison des techniques conventionnelles de la lithographie, qui atteindront prochainement leurs limites en terme de taille minimum de motif et coût de fabrication. Les trois techniques ici proposées sont, en ce sens, particulièrement attractives. En particulier, elles autorisent un large spectre de morphologie et de dimensions de motifs compatibles avec une réplication des surface non-planaires et/ou de taille métrique. Déposition de nano-particles - Sur la base d'un procédé de dépôt sous vide à température ambiante développé par la société Mantis Deposition, de nouveaux matériaux seront préparés. Ceux-ci seront synthétisés sous forme d'élément purs, alliés ou d'agrégats de nano-particules avec une large fenêtre de contrôle de distribution de tailles, de morphologie et de densité de surface. Auto-assemblage de nano-particules et nano-sphères - Les deux techniques de synthèse par assemblage dirigé par capillarité et par Langmuir-Blodgett seront mises en oeuvre afin de proposer des solutions uniques de tapis compacts et organisés de nanoparticules. Démixtion de polymères - trois voies seront explorées en vue de comparer des polymères nano-texturés via i) la synthèse de copolymères à bloc et leur dissolution sélective, ii) la séparation de phase de mélanges de polymères et iii) la séparation en solvant de mélanges ternaires de polymères. Ces différentes techniques de nano-texturation seront mise en oeuvre afin de repousser les limitations actuelles de qualité et rendement de réplication associées aux problèmes de démoulage mais aussi d'adresser et d'embarquer de nouvelles fonctionnalités sur la surface des produits répliqués (ex. reflection optique, mouillage, rendu visuel,…). Pour ces deux objectifs, l'accent sera mis sur l'industrialistion des procédés nécessaire à la fabrication en série et à bas coût de composants polymères selont les deux techniques de moulage et formage que sont l'emboutissage à chaud et l'injection-moulage. L'ambition du projet est d'intégrer, à terme, l'ensemble de ces procédés sur des équipements de production. Ce projet contribura ainsi à l'émergence de nouvelles machines de réplications intégrant de l'outillage nano-structuré.