Lorsqu'il s'agit d'impression 3D, la plupart des gens pensent à une technologie couramment utilisée, à savoir la modélisation par dépôt fondu (FDM). Cette méthode consiste à extruder un polymère fondu à travers une buse et à construire l'objet en couches déposées successives à mesure que le polymère refroidit jusqu'à l'état solide. Une autre technique, appelée écriture directe à l'encre (DIW), extrait également les éléments d'une buse. Dans ce cas, cependant, il s’agit d’une « encre » polymère semblable à un gel qui se transforme en solide par une réaction chimique. Comparé au FDM, le DIW est plus rentable et plus économe en énergie, et les objets peuvent être fabriqués à partir de davantage de polymère.
Cependant, un inconvénient de cette technologie est que des catalyseurs chimiques toxiques et des agents de réticulation sont souvent nécessaires pour initier et favoriser la transition liquide-solide. Non seulement ces produits chimiques peuvent être nocifs pour les humains et l’environnement, mais ils sont ajoutés lors des étapes post-impression, augmentant ainsi la durée et la complexité du processus de production.
C'est là que la nouvelle encre entre en jeu. Elle a été développée par le professeur Jinhye Bae et ses collègues de l'Université de Californie à San Diego, et utilise une solution de polymère liquide appelée poly(N-isopropylacrylamide), ou PNIPAM en abrégé. Des matériaux fonctionnels, tels que des nanotubes de carbone ou des flocons de graphène, peuvent être mélangés au liquide.
Le PNIPAM étant initialement visqueux, il peut être facilement extrait de l’aiguille avec une force minimale. Lorsque l'encre est pressée dans une solution de saumure de chlorure de calcium, les ions sel éloignent immédiatement les molécules d'eau de l'encre, un phénomène connu sous le nom de « relargage ». Les chaînes polymères hydrophobes (hydrofuges) laissées dans l’encre s’agglutinent, ce qui rend l’encre instantanément solide. Tous les matériaux fonctionnels ajoutés seront également verrouillés.
Contrairement à l'impression DIW traditionnelle, la méthode d'impression PNIPAM ne nécessite l'utilisation d'aucun produit chimique post-impression et peut être réalisée à température ambiante. De plus, si vous le souhaitez, les objets solides imprimés peuvent ensuite être convertis en PNIPAM liquide utilisable.
La technologie a été utilisée pour imprimer des circuits imprimés qui alimentent les ampoules.
Un article sur la recherche, récemment publié dans la revue Nature Communications, a également impliqué des scientifiques de l'Université de Hanyang en Corée du Sud. Vous pouvez voir dans la vidéo ci-dessous que l’encre forme instantanément une bobine solide.