Écriture laser directe 3D de microstructures à base de verre – 3DGlass

L'objectif de 3D Glass est de développer une méthodologie pour structurer des précurseurs de verre particulaire basée sur la technologie Glassomer, en utilisant la technologie 2PP à haute résolution et haute vitesse, dans le but de générer des structures poreuses et non poreuses. La technologie sera démontrée à l'aide de démonstrateurs pertinents. L'un des démonstrateurs prévus est une structure microfluidique en verre avec des connecteurs mésoscopiques et des monolithes en verre microstructurés directement intégrés avec une porosité ajustable. Ce système sera utilisé pour une démonstration de chromatographie liquide mettant en évidence la capacité à créer de telles structures complexes multi-échelles et multi-porosités directement dans du verre de silice fondue. 3D Glass s'appuie sur une collaboration étroite au sein du consortium. En raison de la nouveauté de l'approche, 3D Glass présente un spectre de risques/gains prononcé mais bien équilibré, nécessitant de lister les risques potentiels et les stratégies d'atténuation le cas échéant.

Le verre est l'un des matériaux les plus anciens de l'humanité, le spécimen le plus ancien remontant à 5000 avant JC. Néanmoins, les techniques de façonnage du verre ont peu progressé au cours des 5 derniers siècles. Les récentes réalisations en impression 3D ont ouvert la porte à la fabrication d'objets complexes à base de verre. Notamment, des microstructures à haute résolution ont été obtenues par microstéréolithographie, mais leur résolution n'est pas suffisante pour de nombreuses applications. Cela est dû aux problèmes inhérents associés aux techniques d'impression 3D basées sur la polymérisation par absorption monophotonique (1PP) et la structuration couche par couche. Dans ce contexte, 3DGlass vise à explorer la fabrication de microstructures à base de verre par l’écriture laser directe 3D en utilisant la polymérisation par absorption biphotonique (2PP). Cette dernière offre un degré de liberté inégalé associé à des résolutions qu'aucune autre technique de fabrication ne peut atteindre. Être capable de générer de telles structures 3D avec un processus d'écriture directe serait une technologie clé pour la micro-optique. Dans 3DGlass, nous explorerons les précurseurs de verre nanocomposite appelés Glassomer qui ont été utilisés pour générer des objets en verre par 1PP et, très récemment, par 2PP bien que dans ce cas, ni la résolution ni les vitesses d’écriture attendues pour le 2PP n'aient été atteintes. En outre, nous explorerons des techniques permettant de créer des monolithes en verre poreux via 2PP, une technique qui ouvrirait la voie à la fabrication de matériaux poreux pour des applications en sciences séparatives, en catalyse et en optique de précision. Basées sur des travaux préliminaires entre les deux groupes de recherche de 3DGlass, les objectifs de ce projet sont le développement de nouvelles formulations permettant la structuration par 2PP de précurseurs de verre poreux ou non poreux à une résolution de 1 µm et des vitesses d’écriture de 100 cm/s.