Impression 2D de suspensions de particules thermoplastiques assistée par vibrations – Improvibrations

Notre objectif dans ce projet est de mettre au point un procédé pour l’impression 2D de matériaux composites ayant des propriétés optiques, électriques ou mécaniques optimales. Pour avoir une bonne résolution spatiale des motifs ainsi que de bonnes propriétés mécaniques, il faut utiliser dans ces procédés des fluides à seuil. Dans cette étude nous proposons de façon originale d'utiliser des suspensions très concentrées préparées dans la phase solide au-delà de l’empilement critique et de les fluidifier transitoirement lors de la phase d’impression grâce à des vibrations mécaniques et/ou ultrasonores.
Les films seront obtenus par impression 2D de suspensions de charges et de particules de polymères dans un solvant vert ou de charges dans un solvant polymérisable Une étude complète du comportement et des mécanismes mis en jeu sera effectuée. Il s’agira notamment de comprendre quel est le rôle des vibrations : ouverture des contacts, variation du coefficient microscopique de friction, érosion des particules, autres mécanismes. Il faudra en outre contrôler l’homogénéité du matériau tout au long du procédé.
Pour ce faire nous nous appuierons sur des expériences de pointe : profils de concentration sous rayons X, mesure de coefficient de friction sous vibration ultrasonore. Un dispositif imprimant vibrant sera mis en place, avec une résolution initiale d’impression des structures de 500 µm. Le cahier des charges pour le procédé sera proposé. Des matériaux à gradient seront imprimés et testés dans une approche haut débit. L’impact du procédé sera jugé en mesurant les propriétés électriques et mécaniques d’un composite polymère + noir de carbone. Pour mener à bien ce projet nous avons regroupé deux laboratoires, le LOF (Bordeaux) et le CBI (Paris ESPCI PSL), qui ont l’habitude de travailler ensemble et dont les expertises se complètent. Un financement de 2 thèses et d’1 an de stage post doctoral sont demandés à l’ANR. Le projet piloté par Guillaume Ovarlez durera 54 mois.