L'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) et ses collaborateurs de recherche ont démontré avec succès l'impression en quatre dimensions (4D) de polymères à mémoire de forme dans des dimensions submicroniques comparables à la longueur d'onde de la lumière visible. Ce nouveau développement a permis aux chercheurs d'explorer de nouvelles applications dans le domaine de la nanophotonique.

L'impression 4D permet aux structures imprimées en 3D de changer leurs configurations au fil du temps et est utilisée dans une grande variété de domaines tels que la robotique douce, électronique souple, et dispositifs médicaux.

Différents matériaux tels que les hydrogels, les élastomères à cristaux liquides et les nanoparticules magnétiques incorporées résistent ainsi que les méthodes d'impression correspondantes telles que l'écriture directe à l'encre (DIW), Polyjet, La lithographie par traitement numérique de la lumière (DLP) et la stéréolithographie (SLA) ont été développées pour l'impression 4-D. Cependant, les problèmes de matériaux et de motifs inhérents à ces méthodes limitent la résolution de l'impression 4-D à environ 10 m au mieux.

Pour améliorer la résolution de l'impression 4-D, l'équipe de recherche a développé une résine photosensible polymère à mémoire de forme (SMP) adaptée à la lithographie par polymérisation à deux photons (TPL). L'intégration de cette résistance nouvellement développée avec TPL, ils ont étudié l'impression 4D submicronique de SMP à quelle échelle les structures imprimées peuvent interagir fortement avec la lumière visible. Par programmation avec pression et chaleur, les structures submicroniques peuvent basculer entre des états incolores et colorés (voir image).

« Il est remarquable que ces nanostructures imprimées en 3D soient capables de récupérer leurs formes et leur couleur structurelle après avoir été aplaties mécaniquement en un matériau incolore, état transparent. Cette nouvelle résine que nous avons concoctée permet d'imprimer des structures très fines tout en conservant leurs propriétés de polymère à mémoire de forme, " a déclaré le professeur agrégé Joel K. W. Yang, chercheur principal de l'équipe de SUTD.

"En caractérisant la résine photosensible, nous avons imprimé les SMP avec un demi-pas d'environ 300 nm. La résolution est d'un ordre de grandeur plus élevée que les méthodes d'impression haute résolution traditionnelles telles que DLP et SLA. Les dimensions des structures peuvent être commodément contrôlées en faisant varier les paramètres d'impression tels que la puissance laser, vitesse d'écriture et hauteur nominale, " a ajouté Wang Zhang, premier auteur et Ph.D. étudiant de SUTD.