Des ingénieurs de l'Université du Maryland (UMD) ont créé une nouvelle technique de nanoimpression 3D multi-matériaux qui figurait sur la couverture intérieure du numéro du 21 juillet de Lab on a Chip.

La nouvelle technique de l'équipe, capable d'imprimer de minuscules structures multi-matériaux d'une fraction de la taille d'un cheveu humain, offre aux chercheurs une méthode plus rapide, moins cher, et des moyens plus précis pour imprimer en 3D ces structures très complexes car le processus utilise un processus de moulage très simple qui est largement utilisé dans la plupart des laboratoires de microfluidique.

Pour démontrer leur nouvelle approche, les chercheurs ont nano-imprimé en 3D une variété de composants multi-matériaux, comprenant une structure d'ADN à cinq matériaux, un "micro-violoncelle multi-matériaux, " et un logo micro UMD en quatre matières.

"En offrant aux chercheurs un moyen accessible aux systèmes multi-matériaux de nano-impression 3D qui est non seulement beaucoup plus rapide, mais aussi plus précis que les méthodes conventionnelles, ce travail ouvre des portes pour des applications émergentes qui exigent des microstructures avec de multiples matériaux, et à son tour, fonctions multiples, " a déclaré Ryan Sochol, professeur adjoint en génie mécanique et bio-ingénierie à l'école d'ingénierie A. James Clark de l'UMD.

Dans une application de cette nouvelle approche, Le laboratoire Bioinspired Advanced Manufacturing (BAM) de Sochol travaille avec la Food and Drug Administration pour appliquer cette stratégie aux parties en nano-impression 3D de l'œil humain qui incluent une anatomie complexe avec des propriétés optiques variables.

André Lamont, auteur principal de l'étude et titulaire d'un doctorat. étudiant en bio-ingénierie à l'UMD, a présenté les premiers résultats de la recherche de l'équipe à la conférence internationale sur les systèmes micro-électromécaniques (MEMS) à Séoul, Corée en janvier dernier, où le travail a été sélectionné pour le Outstanding Paper Award de la conférence.

Dans la dernière décennie, les scientifiques ont lutté pour des structures de nano-impression 3D avec plus d'un matériau, les techniques conventionnelles étant limitées dans le temps, Coût, la main d'oeuvre, et résolution multi-matériaux. Alors que les technologies d'impression 3D ont considérablement progressé ces dernières années, l'impression à très petite échelle reste difficile.

"Malheureusement, les défis antérieurs n'ont abouti qu'à une poignée d'avancées basées sur la nanoimpression 3D multi-matériaux, avec la grande majorité comprenant seulement deux matériaux, " dit Lamont, qui a développé l'approche dans le cadre de sa recherche doctorale. "Mais avec notre stratégie, les chercheurs peuvent facilement imprimer des systèmes de nano-impression 3D avec un grand nombre de matériaux intégrés à des vitesses et des tailles impossibles avec les méthodes conventionnelles. »

L'équipe de la Clark School a déposé deux brevets provisoires américains pour leur stratégie, qui est basé sur un processus appelé "écriture laser directe in-situ" et des travaux publiés plus tôt cette année. Les structures multi-matériaux sont nano-imprimées en 3D directement à l'intérieur de microcanaux, avec des matériaux liquides distincts chargés dans le canal un à la fois pour une impression spécifique au matériau. Une fois le processus d'impression terminé, l'enceinte à microcanaux est amovible, laissant derrière eux des structures 3-D multi-matériaux entièrement intégrées en une fraction du temps, mais avec une meilleure précision que l'état de l'art.

"Cette nouvelle capacité à des systèmes de nanoimpression 3D comprenant des matériaux avec un produit chimique cible, biologique, électrique, optique, et/ou propriétés mécaniques, " Sochol a dit, « offre une voie prometteuse vers des percées dans des domaines tels que l'administration de médicaments, optique avancée, méta-matériaux, et la microrobotique."