2026/01/07
Formulation and 3D Printing of PVDF-Containing Photocurable Resins for Digital Light Processing
McGeehan, M.; Durand-Laberge, É.; Gervais, M.; Roland, S.; Laventure, A. (2025). Formulation and 3D Printing of PVDF-Containing Photocurable Resins for Digital Light Processing. ACS Polymers.
La fabrication additive de polymères électroactifs offre un potentiel transformateur pour l’électronique flexible et les dispositifs intelligents, mais la préservation de la microstructure responsable des propriétés électroactives au cours du procédé demeure un défi. Nous rapportons ici une approche par traitement numérique de la lumière (DLP) formulée sans aucun solvant organique volatil, permettant de préparer des composites à base de poly(fluorure de vinylidène) (PVDF) dans des conditions ambiantes, en utilisant le diméthacrylate de 1,6-hexanediol (HDDMA) comme matrice polymérisable et l’oxyde de phosphine phénylbis(2,4,6-triméthylbenzoyle) (BAPO) comme photoinitiateur efficace activé par la lumière visible. Contrairement aux méthodes conventionnelles à base de solvants reposant sur la dissolution du PVDF, cette formulation permet la dispersion directe de particules de PVDF dans la résine photocurable, sans recourir aux solvants organiques généralement utilisés pour la mise en œuvre du PVDF. L’optimisation de la formulation a permis d’obtenir des suspensions stables de PVDF jusqu’à 35 % en masse, présentant des propriétés rhéologiques et optiques conduisant à des pièces imprimées par DLP de haute fidélité. La microscopie à force atomique (AFM) réalisée sur des coupes transversales des échantillons imprimés en 3D a révélé une dispersion uniforme des domaines riches en PVDF. Une caractérisation approfondie des échantillons imprimés en 3D par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), spectroscopie infrarouge (IR) et diffraction des rayons X a confirmé la conservation des phases semicristallines du PVDF initial après le procédé. Des modifications du PVDF avant impression ainsi que des traitements post-impression des composites imprimés en 3D ont été réalisés afin de corroborer cette observation. Par exemple, un PVDF précipité par solvant, présentant une fraction accrue de phase β — souvent associée à l’électroactivité —, a été utilisé dans la formulation sans dégradation de phase lors de la photopolymérisation, et un recuit post-impression des composites imprimés en 3D a permis un ajustement supplémentaire des phases, soulignant la polyvalence de cette approche. Ce travail établit le DLP comme une plateforme robuste pour la fabrication additive de composites à base de PVDF, offrant un contrôle précis et la rétention du contenu en phases cristallines ainsi que la réalisation d’architectures complexes, avec un fort potentiel pour des applications électroactives en électronique flexible de nouvelle génération.