Il faut comprendre par impression 4D, la possibilité d’imprimer un objet qui, au bout d’un temps prédéfini, pourrait changer de forme par effet d’un stimulus externe comme la lumière, la température, un courant électrique, etc. Le projet Breakthrough 4D IOLIMAT propose une approche scientifique originale et innovante pour concevoir de nouvelles résines époxy qui pourraient être compatibles avec l’impression 4D.

POURQUOI? Pour développer des réseaux thermodurcissables multifonctionnels pour de nombreuses applications potentielles. On peut imaginer ces réseaux polyépoxydes utilisables comme matrice dans un composite capable de retrouver sa forme originelle après déformation, prenant une forme donnée ou stockant de l’énergie mais aussi en tant que nouvel électrolyte tout solide dans les dispositifs électrochimiques de forme complexe pour le domaine de la santé pour des applications biomédicales.

COMMENT? La synthèse de ces nouveaux monomères époxy met en œuvre une chimie respectueuse de l'environnement, véritable alternative aux voies conventionnelles qui manipulent des composés toxiques comme le bisphénol A. Grâce à un projet Emergence CNRS, un premier monomère époxydé à squelette imidazolium a été synthétisé avec succès par l’IMP à l’échelle de la centaine de grammes par simple oxydation d’un alcène à température ambiante avec formation d’acétone uniquement comme sous-produit. Des fonctions époxyde cycloaliphatiques sont également introduites car celles-ci

permettent une photopolymérisation et une impression 3D par stéréolithographie afin de mettre en forme des réseaux polymère totalement novateurs. L'architecture et les propriétés fonctionnelles, comme une aptitude à la mémoire de forme de ces réseaux sont aussi ajustées par l'introduction de liaisons dynamiques. Cette chimie alliée à la parfaite connaissance des procédés de mise en forme des réseaux thermodurcissables constituent désormais une véritable plate-forme de connaissances pour l'impression 4D qui ouvre sur le design de matériaux et objets intelligents.

QUI ? Le projet multidisciplinaire IDEX Breakthrough allie la combinaison des savoirs-faire des unités CNRS IMP et Lab.Chimie de l’ENS Lyon pour décrire l'ensemble de la recherche intégrée depuis la synthèse des monomères en passant par la modélisation des interactions polymères-liquides ioniques jusqu’à l'analyse de la structuration multi-échelles et la caractérisation des réseaux. La percée apportée par 4D IOLIMAT permettra et permet déjà d’avoir à Lyon un pôle de recherche incontournable et unique associant polymères et liquides ioniques (avec également le pilotage du GDR CNRS #3585-LIPS) qui pourrait proposer des matériaux polymère innovants pour l'impression 4D.

Structure chimique des monomères époxy