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L’aérogel de silice imprimé en 3D, le matériau le plus isolant de tous les isolants

Publié le 16 septembre 2020 par Mélanie R.
aérogel de silice imprimé en 3D

Il se passe beaucoup de choses côté matériaux d’impression 3D ! Une équipe de chercheurs a en effet réussi à imprimer en 3D un aérogel de silice, le matériau le plus isolant de tous les isolants. Réputé pour sa grande fragilité, il est le plus souvent renforcé avec des fibres et utilisé pour des applications plutôt à grande échelle – une pièce trop petite par exemple aurait tendance à se casser. C’est pour cela que l’aérogel de silice est rarement imprimé en 3D, en tout cas pas sur des applications à petite échelle car les risques d’échec sont trop élevés. C’est donc une première pour l’équipe de l’EMPA en Suisse dirigée par Shanyu Zhao, Gilberto Siqueira, Wim Malfait et Matthias Koebel, qui aurait réussi à produire des microstructures stables à partir d’aérogel de silice en utilisant une imprimante 3D. 

L’aérogel de silice est une sorte de mousse légère et poreuse qui offre une très grande isolation thermique – il serait d’ailleurs le meilleur isolant aujourd’hui disponible sur le marché. Il est composé d’une structure de silice amorphe très légère avec plus de 95% d’air dans ses pores, lui offrant ainsi une légèreté sans précédent. Si ces propriétés sont intéressantes pour un certain nombre d’applications, n’oublions pas que c’est un matériau très fragile, qu’on peut difficilement scier, fraiser ou encore imprimer en 3D. C’est pourtant ce qu’a fait l’équipe de l’EMPA : ils auraient imprimé des structures aussi fines qu’un dixième de millimètre. 

Les structures imprimées en 3D seraient très fines (crédits photo : EMPA)

L’équipe reste assez discrète quant au processus d’impression en tant que tel mais elle précise avoir utilisé une encre de silice à partir de laquelle l’aérogel est créé. On pourrait donc imaginer un procédé qui se rapproche de ceux utilisés dans la bio-impression par extrusion où la bio-encre est déposée couche par couche. Ici, pas de cellules mais une encre de silice. En attente de brevet, cette méthode permettrait d’ajuster précisément les propriétés d’écoulement et de solidification de l’encre, offrant alors la possibilité d’imprimer des structures autoportantes et des membranes très fines. Afin de tester cette méthode d’impression, les chercheurs suisses ont imaginé une fleur de lotus : celle-ci démontre des propriétés hydrophobes et une faible densité, lui permettant de flotter à la surface de l’eau. 

Les applications potentielles de l’aérogel de silice imprimé en 3D

L’équipe affirme : “L’aérogel de silice imprimé en 3D a des propriétés mécaniques encore meilleures et peut même être percé et fraisé. Cela ouvre de toutes nouvelles possibilités pour le post-traitement des moulages d’aérogels imprimés en 3D.” Pour les chercheurs, cette découverte pourrait avoir un impact considérable sur de nombreuses applications, notamment en termes d’isolation. Les microstructures imprimées en 3D pourraient isoler thermiquement les uns des autres même les plus petits composants électroniques. L’aérogel de silice imprimé en 3D aurait un réel intérêt dans l’industrie de la haute technologie, par exemple dans la microélectronique, la robotique, la biotechnologie et la technologie des capteurs. Les chercheurs expliquent que ce matériau peut également être utilisé pour blinder des sources de chaleur à l’intérieur d’implants médicaux qui ne doivent pas dépasser une température de surface de 37 degrés afin de protéger les tissus corporels.

Les chercheurs de l’EMPA seraient actuellement à la recherche de partenaires industriels qui voudraient intégrer des structures d’aérogel imprimées en 3D dans de nouvelles applications de haute technologie. Vous pouvez retrouver davantage d’informations sur le site officiel de l’EMPA.

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