Les nanotubes de carbone font la une des journaux scientifiques depuis longtemps, tout comme l'impression 3D. Mais quand les deux se combinent avec le bon polymère, dans ce cas un thermoplastique, quelque chose de particulier se produit :la conductivité électrique augmente et permet de surveiller les liquides en temps réel. C'est un grand succès pour Polytechnique Montréal.

L'article " 3D Printing of Highly Conductive Nanocomposites for the Functional Optimization of Liquid Sensors " a été publié dans la revue Petit . Réputé dans le domaine des micro- et nanotechnologies, Petit placé cet article sur sa couverture arrière, un signe certain de la pertinence des recherches menées par l'ingénieur en mécanique Daniel Therriault et son équipe. En termes pratiques, le résultat de cette recherche ressemble à un tissu; mais dès qu'un liquide entre en contact avec elle, ledit tissu est capable d'identifier sa nature. Dans ce cas, c'est de l'éthanol, mais c'était peut-être un autre liquide. Un tel procédé serait un formidable avantage pour l'industrie lourde, qui utilise d'innombrables liquides toxiques.

Une recette simple mais efficace

Bien que d'une simplicité trompeuse, la recette est si efficace que le professeur Therriault l'a protégée par un brevet. En réalité, une entreprise américaine envisage déjà de commercialiser ce matériau imprimable en 3D, qui est hautement conducteur et a diverses applications potentielles.

La première étape :prendre un thermoplastique et, avec un solvant, le transformer en solution pour qu'il devienne liquide. Deuxième étape :du fait de la porosité de cette solution thermoplastique, des nanotubes de carbone peuvent y être incorporés comme jamais auparavant, un peu comme ajouter du sucre dans un mélange à gâteau. Le résultat :une sorte d'encre noire assez visqueuse et dont la conductivité très élevée se rapproche de celle de certains métaux. Troisième étape :cette encre noire, qui est en fait un nanocomposite, peut maintenant passer à l'impression 3D. Dès qu'il sort de la buse d'impression, le solvant s'évapore et l'encre se solidifie. Il prend la forme de filaments légèrement plus gros qu'un cheveu. Le travail de fabrication peut alors commencer.

Les avantages de cette technologie

La recherche menée à Polytechnique Montréal est à l'avant-garde dans le domaine des usages des imprimantes 3D. L'ère du prototypage amateur, comme imprimer de petits objets en plastique, appartient au passé. Ces jours, toutes les industries manufacturières, que ce soit l'aviation, aérospatial, la robotique ou la médecine, etc., ont jeté leur dévolu sur cette technologie.

Il y a plusieurs raisons à cela. Premièrement, la légèreté des pièces car le plastique se substitue au métal. Ensuite, il y a la précision du travail effectué au niveau microscopique, comme c'est le cas ici. Dernièrement, avec les filaments nanocomposites utilisables à température ambiante, des conductivités peuvent être obtenues qui se rapprochent de celles de certains métaux. Mieux encore, puisque la géométrie des filaments peut être variée, peuvent être calibrées des mesures permettant de lire les différentes signatures électriques des liquides à surveiller.

Un exemple d'actualité :les pipelines

Aux points de connexion des tuyaux qui forment des pipelines, il y a des brides. L'idée serait de fabriquer en usine les tuyaux avec des brides revêtues par impression 3D. Le revêtement serait un nanocomposite dont la signature électrique est calibrée en fonction du liquide transporté - huile, par exemple. S'il y a une fuite et que le liquide touche les capteurs imprimés selon le concept développé par le professeur Therriault et son équipe, une alerte sonnerait en un temps record, et de manière très ciblée. C'est un énorme avantage, tant pour la population que pour l'environnement; en cas de fuite, plus le temps de réaction est rapide, moins les dommages sont importants.