Conception d'un montage de mircrofabrication pour les nanocomposites à base de résines thermoplastiques

L'introduction des nano-charges dans le milieu des résines donna naissance aux nanocomposites et révolutionna l'univers des matériaux. Les nanocomposites sont à l'instar des composites traditionnels un mélange de résine et d'une charge avec au moins une dimension nano-scopique. Dans le cadre de notre projet, nous avons travaillé avec un nanocomposite à base de résine thermoplastique : acide polylactique, combinée avec un nano-argile « Cloisite 30B ». Ce nanocomposite a été préparé par l'Institut des Matériaux Industriels utilisant la méthode de la voie fondue. L'avantage de cette résine réside dans sa dégradabilité ainsi que sa biocompatibilité. Ainsi, le produit final peut facilement s'adapter à des applications portants sur l'alimentaire ou le biomédical. L'objectif principal du projet est l'amélioration des propriétés barrières des nanocomposites par l'orientation des charges. Cette orientation est la conséquence du cisaillement qui se produit à l'intérieur du module de microfabrication. Pour réaliser tout ceci, on a dans un premier temps conçu un montage spécifique pour la microfabrication par écriture-directe, ensuite on a fabriqué des filaments, des microfilms et des structures 3d pour les caractériser à la fin et mesurer les performances de ces structures. Les résines thermoplastiques et plus particulièrement l'acide polylactique possède une viscosité assez importante. Cette caractéristique nous oblige à travailler avec des hautes pressions et des températures à la limite d'endommagement de la résine et des agents tensio-actifs présents sur les nano-argiles. Malheureusement cette combinaison engendre aussi des problèmes d'étanchéités qui prennent une ampleur ingérable lors de l'utilisation des aiguilles dont le diamètre est inférieur à 250 μm. Malgré ceci et après de multiples réglages, on a réussi à réaliser des microfilaments de 150 μm de diamètre, des films de 600 μm d'épaisseur et des micro-échafaudages sur une surface de 4 cm2. Dans le but de mesurer les performances de ces structures, nous avons réalisé des tests mécaniques, des tests de propriétés barrières et des analyses aux différents microscopes électroniques pour essayer de comprendre les résultats obtenus suites à ces tests. Au sujet des tests mécaniques nous avons remarqué une chute de la performance des microfilaments, expliquée par l'endommagement par la température à la fois de la résine et des agents tensio-actifs présent sur les lamelles de nano-argiles.