La microimpression tridimensionnelle (3D) par polymérisation à deux photons est une technologie qui dépasse les méthodes de micro-stéréolithographie actuelles en termes de résolution. Ce champ de la manufacture additive impacte de plus en plus de domaines d’applications, de l’étude de l’électronique, l’optique ou la mécanique des fluides à l’échelle microscopique aux matériaux bioinspirés.
L’emploi de lasers impulsionnels femto- ou nanoseconde est une conséquence directe du choix d’amorcer la réaction de polymérisation à l’origine de la solidification du matériau par absorption simultanée de deux photons (A2P). Cependant la perspective d’utiliser des sources de lumière continue, moins volumineuses et moins coûteuses est particulièrement attractive.
L’objectif de cette thèse est double. D’une part, elle se propose de développer l'usage des laser continus dans le cadre de la microimpression 3D, comme alternatives aux sources laser impulsionnelles traditionnellement utilisées en impression basée sur le phénomène d’A2P. D’autre part, des efforts ont été menés afin de mieux comprendre le mécanisme photochimique d’amorçage de chromophores synthétisés au Laboratoire de Chimie de l’ENS de Lyon afin d’identifier les facteurs clés qui les rendent très efficaces en polymérisation à deux photons et résultent en des différences remarquables en polymérisation avec laser continue.
La première stratégie consiste à optimiser la structure moléculaire de chromophores A2P pour améliorer l'efficacité d'amorçage de la réaction de polymérisation radicalaire. Une investigation des propriétés d’absorption linéaires, non-linéaires, ainsi que du mécanisme de génération de radiaux de ces chromophores a été menée. La sensibilité de ces photoamorceurs et propriétés des microstructures imprimées par irradiation sub-nanoseconde ont été comparées à la littérature. Ces résines hautement photosensibles ont ensuite été exposée à une source laser continue, l’impact de la modification de l’excitation des photoamorceurs a été étudié. Des mesures de degré de conversion par spectroscopie infrarouge, et des expériences d’absorption transitoires ont permis de mettre en lumière l’évolution des mécanismes photochimiques à l’œuvre.
Enfin la deuxième stratégie se propose d’exploiter le phénomène d'Annihilation Triplet-Triplet (ATT) comme source de non-linéarité compatible avec des sources continues. De tels systèmes chimiques ont permis réaliser des microimpression 3D à un seuil de polymérisation très faible, au prix d’une perte de résolution et d’impraticabilité causé par d’importants effets de proximités. Des pistes sont proposées afin de remédier par ajout d’additifs à ces problèmes prévenant l’écriture d’objets 3D complexes
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