Solvent-Cast Three-Dimensional Printing of Polylactide Multifunctional Microsystems

Les progrès faits en termes de microstructuration tridimensionnelle (3D) permettent la configuration d'architectures complexes, qu'elles soient faites de polymère seul ou renforcé. Ces architectures peuvent participer à l'essor de nouvelles applications technologiques ou améliorer des applications existantes. Plusieurs stratégies et technologies ont récemment émergé pour la fabrication rapide et peu coûteuse de micro-appareils 3D faits à base de polymères thermoplastiques. La déposition par fusion ou "fused deposition modeling" est la méthode la plus populaire pour la fabrication de produits 3D à base de thermoplastiques. Par contre, la dégradation thermomécanique causée par les hautes températures du procédé de déposition et par la haute viscosité de la plupart des polymères fondus peut rendre difficile l'application de cette méthode aux nanocomposites. En effet, les nanoparticules augmentent de façon significative la viscosité du matériau. Bien que le procédé d'électro-filage ou "electrospinning" ait été utilisé pour produire des structures polymétriques diverses, la complexité des structures 3D obtenues est relativement limitée. L'objectif général de cette thèse est le développement d'une technique de fabrication permettant d'élaborer des structures 3D à base de matériaux nanocomposites constitués d'un polymère thermoplastique, le polylactide (PLA), et de nanotubes de carbone multi-parois. Cette thèse présente le développement d'une méthode de fabrication par écriture directe qui étend significativement les possibilités offertes par la microfabrication de structures 3D en nanocomposites thermoplastiques. Cette méthode commence par la déposition robotisée d'un filament de polymère dissout dans un solvant par micro-extrusion. L'évaporation rapide du solvant permet la solidification directe du filament extrudé. On peut donc donner à celui-ci des formes complexer en 3D comme par exemple des filaments, des tours, des échafaudages ou des spirales à forme libre. De plus, cette technique par évaporation de solvant a été démontrée comme étant abordable, hautement flexible et robuste pour la fabrication du microsystèmes dont des fibres microstructurées à haute ténacité, des canaux microfluidiques ou des micro-antennes.