FR3118602A1 - Materiau composite a matrice homogene ou a gradient, son procede de preparation et ses utilisations - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un matériau composite à matrice homogène ou à gradient, son procédé de préparation et ses utilisations.
Description
La présente invention concerne un matériau composite à matrice homogène ou à gradient, son procédé de préparation et ses utilisations.
Les matériaux composites constitués d’une matrice d’un premier matériau contenant un deuxième matériau, par exemple des composites métal/métal, sont particulièrement avantageux dans de nombreux domaines, par exemple en tant que composants robotiques légers ou au sein d’implants orthopédiques.
En effet, chacun de ces matériaux a des caractéristiques propres, et lorsqu’ils sont combinés au sein d’un composite, lesdits matériaux sont susceptibles de former un matériau aux propriétés modifiées, souvent supérieures.
Ces matériaux composites peuvent généralement être obtenus par des méthodes de frittage de poudre pour former une matrice du premier matériau, laquelle est alors infiltrée par le deuxième.
Toutefois, ces méthodes ne permettent pas l’obtention de matériaux composites homogènes ou à gradients, notamment en ce qui concerne les propriétés physiques. En outre, elles peuvent nécessiter des étapes supplémentaires de déliantage, ou de traitement de surface (nitruration par exemple).
L'invention a pour but de proposer un procédé de préparation de matériau composite, constitué d’une matrice d’un premier matériau contenant un deuxième matériau, qui évite les inconvénients précités.
Ainsi, le procédé selon l’invention permet l’obtention aisée et contrôlée de matériaux composites homogènes quant à la structure de la matrice, et donc homogènes en termes de propriétés physiques, ou, si désiré, de matériaux à gradient de taille de pores et donc de propriétés physiques. Il est ainsi possible de contrôler localement la répartition spatiale du deuxième matériau au sein du réseau poreux de la matrice du premier matériau pour cibler des propriétés volumiques et/ou surfaciques spécifiques.
Un autre but de l’invention est de fournir un procédé versatile, flexible, permettant un couplage premier matériau / deuxième matériau aisé avec une très grande variété de premier et deuxième matériaux.
Ainsi, selon un premier aspect, l’invention concerne un dispositif comprenant une matrice d’un premier matériau définissant un ensemble P de pores interconnectés, lesquels comprennent pour tout ou partie d’entre eux un deuxième matériau, et ont une taille t comprise d’environ 70 à environ 700 µm, la taille d’au moins 95 % desdits pores de l’ensemble P étant égale à t ± 10%, ou formant un gradient entre une taille ta± 10% et une taille tb± 10% , avec taet tbcomprises d’environ 70 à environ 700 µm, et ta< tb.
Par « pores ayant une taille t comprise d’environ 70 à environ 700 µm, la taille d’au moins 95 % desdits pores étant égale à t ± 10% », on comprend donc qu’au moins 95% desdits pores ont une taille comprise de t – 10% à t + 10%, t étant une valeur discrète et unique de taille étant située dans l’intervalle allant d’environ 70 à environ 700 µm. De façon analogue, taet tbsont des valeurs discrètes et uniques de taille étant situées toutes deux dans l’intervalle allant d’environ 70 à environ 700 µm.
Par « gradient », on entend notamment que la taille des pores interconnectés varie dans l’espace de l’ensemble P tout en ayant une valeur comprise de taà tb.
Par « pores interconnectés », on entend notamment des pores liés les uns aux autres, de façon à permettre pour tout ou partie d’entre eux la circulation, en particulier par capillarité, du deuxième matériau ou d’un précurseur du deuxième matériau tel que défini plus bas au sein de l’ensemble P ou de ladite partie de l’ensemble P.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier matériau est constitué ou comprend un métal ou un alliage métallique ; un polymère ; ou une céramique ; le premier matériau étant en particulier constitué d’un métal ou d’un alliage métallique.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier matériau est constitué ou comprend un métal choisi parmi Ti, Al, Fe, Co, Cr et leurs alliages, notamment Ti-Al, Al-Si, Fe-C, Cu-Sn, Cu-Zn, ou Co-Cr.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier matériau est constitué ou comprend un polymère thermoplastique, notamment choisi parmi les polyamides, par exemple les Nylon 6, Nylon 11 et Nylon 12, les copolymères d'amide, par exemple le nylon 6-12, les polyacétates, les polyéthylènes, les polyétheréthercétones (PEEK), les acrylonitrile butadiène styrènes (ABS), les acides polylactiques (PLA) , les polyéthylène téréphthalates (PET), les polyéthylènes haute densité (PEHD), les polyétherimides (ULTEM), et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation particulier, lequel le premier matériau est constitué ou comprend une résine photopolymérisable, en particulier photopolymérisable en cuve, notamment choisie parmi les composés acrylates, les composés uréthane-acrylates, les composés époxy, les composés époxy-acrylates, les composés vinyléthers et leurs mélanges.
Par « photopolymérisable en cuve », one entend polymérisable par polymérisation en cuve, technique bien connue de l’homme du métier, également connue en anglais sous le terme « vat photopolymerization ».
Selon un mode de réalisation particulier, le premier matériau comprend, outre la résine, un initiateur de polymérisation et/ou un colorant.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier matériau est constitué ou comprend une céramique choisie parmi les oxydes, par exemple l’alumine (Al2O3), les nitrures, par exemple AlN, les carbures, par exemple WC et TiC, les borures, par exemple TiB, et les composites céramique/métal, par exemple les composites Al2O3/ Al, en particulier le cermet Al2O3+ 5% Al.
Par « cermet », on entend en particulier un matériau composite composé d’un renfort en céramique et d’une matrice métallique.
Selon un mode de réalisation particulier, le deuxième matériau est tel que sa température de fusion ou sa température d’état liquide est inférieure à la température de fusion du premier matériau, en particulier inférieure à la température de fusion du premier matériau, en particulier de préférence d’au moins 20%.
La température d’état liquide est notamment considérée pour une résine ou un fluide.
Selon un mode de réalisation particulier, le deuxième matériau est choisi parmi :
- les composés organiques, en particulier :
- les solvants organiques, plus particulièrement le méthanol, l’acétone et l’éthanol ;
- les hydrocarbures ;
- les liquides biologiques, par exemple le sang ;
- les polymères, plus particulièrement les résines de coulée, par exemple les polyépoxydes, les résines acryliques, les résines vinyliques, les polyuréthanes et les polyesters ;
- les composés inorganiques, en particulier :
- l’eau ;
- les métaux et leurs alliages, en particulier contenant les éléments Al, Sn, Zn, Cu, Fe, Ag, Au, Hg et/ou Ga ;
- les composites, en particulier les résines composites contenant des charges magnétiques, par exemple NdFeB, les céramiques ferromagnétique :ferrite, ou magnétisables, par exemple les composites à base de fer.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier matériau est du titane ou un alliage de titane, ou du polyamide et le deuxième matériau est un polyépoxyde, de l’aluminium ou un alliage d’aluminium, ou un liquide, par exemple de l’eau.
Par « liquide », on entend notamment un élément ou composé étant à l’état liquide à température ambiante, par exemple à 25°C, et sous 1 atm.
Le liquide est par exemple l’eau, un solvant organique, un hydrocarbure ou un liquide biologique, notamment du sang.
Selon un mode de réalisation particulier, la taille t est comprise entre environ 70 et environ 700 µm ; ou la taille taest comprise entre environ 70 et environ 350 µm, et la taille tbest comprise entre environ 350 et environ 700 µm.
Selon un mode de réalisation particulier, la matrice est une matrice à structure lattice.
Selon un mode de réalisation particulier, la matrice à structure lattice est constituée ou comprend un motif géométrique élémentaire qui se répète de manière périodique dans l’espace, ledit motif pouvant subir des déformations géométriques en fonction de sa position dans l'espace.
Cette répétition peut se faire par translation du motif, et/ou par toute symétrie, par exemple centrale, axiale ou planaire.
Ainsi, on entend notamment par « motif », un motif d’un réseau de Bravais, par exemple un motif cubique, parallélépipédique, rhomboédrique, de type prisme hexagonal, etc.
Selon un mode de réalisation particulier, le motif est un motif cubique.
Selon un mode de réalisation particulier, la matrice à structure lattice est une matrice à structure de poutres, le diamètre desdites poutres étant en particulier compris de 100 à 300 µm.
Selon un mode de réalisation particulier, la matrice à structure de poutres est à gradient de densités relatives. Dans ce cas, notamment, la taille des poutres varie au sein de la matrice, à arrangement constant.
Selon un mode de réalisation particulier, la matrice à structure de poutres est à gradient de topologie, notamment obtenu via des motifs de même dimensions qui s’inscrivent tous dans un cube, avec des longueurs et diamètres de poutres identiques, et où seul l’arrangement des poutres est modifié de manière continue au sein de la matrice.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de préparation d’un dispositif tel que défini ci-dessus, comprenant une étape (i) d’infiltration de tout ou partie des pores de la matrice du premier matériau, par le deuxième matériau ou un précurseur du deuxième matériau, sous forme liquide, pour obtenir ledit dispositif.
Il est à noter que tous les modes de réalisation particuliers décrits ci-dessus relativement au dispositif s’appliquent également ici, seuls ou en combinaisons.
Selon un mode de réalisation particulier, l’infiltration de l’étape (i) se fait par capillarité.
Selon un mode de réalisation particulier, l’étape (i) d’infiltration se fait à une température comprise entre 20 et 35°C, le deuxième matériau ou son précurseur étant en particulier un liquide choisi parmi les composés organiques, les composés inorganiques, les polymères ou leurs précurseurs, les composites, les métaux choisis parmi Hg et Ga.
Selon un mode de réalisation particulier, l’étape (i) d’infiltration se fait à une température supérieure à la température de fusion du deuxième matériau ou de son précurseur, en particulier à une température correspondant à (la température de fusion du deuxième matériau ou de son précurseur + environ 50°C), le deuxième matériau étant en particulier un métal ou un alliage métallique, par exemple Al.
Selon un mode de réalisation particulier, l’étape (i) d’infiltration se fait sous atmosphère et/ou pression contrôlée.
Selon un mode de réalisation particulier, le précurseur du deuxième matériau est :
- Un précurseur formant le deuxième matériau par séchage ou traitement thermique ; et/ou
- Une composition comprenant un monomère et éventuellement un catalyseur de polymérisation, le deuxième matériau étant le polymère correspondant ; ou
- Une composition comprenant un polymère et un agent réticulant ou un durcisseur, le deuxième matériau étant le polymère réticulé ou durci correspondant.
Selon un mode de réalisation particulier, la matrice du premier matériau est obtenue par impression laser sélective.
Selon un mode de réalisation particulier, la matrice du premier matériau est obtenue par fusion laser sélective (SLM) sur lit de poudres, le premier matériau étant en particulier un métal, ou un alliage métallique, ou un composite cermet.
La fusion laser sélective peut être réalisée par toute technique bien connue de l’homme du métier. Généralement, au moyen d'un rayon laser mobile, de la poudre métallique est sélectivement frittée localement en couches, solidifiant ainsi des sections transversales de la matrice à obtenir.
Une telle technique peut par exemple être proposée par SLM Solutions, ConceptLaser, EOS, 3DSystems/Phenix, Renishaw, ou Additive Industries.
Selon un mode de réalisation particulier, la matrice du premier matériau est obtenue par frittage laser sélectif (SLS) sur lit de poudres, le premier matériau étant en particulier un polymère.
Le frittage laser sélectif peut être réalisé par toute technique bien connue de l’homme du métier. Généralement, au moyen d'un rayon laser mobile, de la poudre de polymère est sélectivement frittée localement en couches, solidifiant ainsi des sections transversales de la matrice à obtenir.
Une telle technique peut par exemple être proposée par EOS, 3DSystems/Phenix, Sinterit, Sharebot ou Sintratec.
Selon un mode de réalisation particulier, la matrice du premier matériau est obtenue par stéréolithographie (SLA), le premier matériau étant en particulier une résine photo-polymérisable, plus particulièrement en cuve.
La photopolymérisation peut être réalisée par toute technique bien connue de l’homme du métier. Généralement, au moyen d'un rayon laser mobile, un photopolymère est sélectivement, localement, polymérisé en couches et s'y solidifie.
Une telle technique peut par exemple être proposée par 3DSystems/Phenix, Formlabs ou DWS.
Selon un mode de réalisation particulier, l’étape d’impression laser sélective est précédée d’une étape de prétraitement numérique de la matrice.
Selon un mode de réalisation particulier, lequel l’étape d’infiltration est suivie d’une étape de séchage et/ou de traitement thermique, notamment pour obtenir le deuxième matériau à partir d’un précurseur.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un produit susceptible d’être obtenu par le procédé tel que défini précédemment.
Il est à noter que tous les modes de réalisation particuliers décrits ci-dessus relativement au dispositif ou au procédé s’appliquent également ici, seuls ou en combinaisons.
Selon un autre aspect, l’invention concerne également l’utilisation d’un dispositif tel que défini ci-dessus ou d’un produit tel que défini ci-dessus, dans le domaine automobile, aérospatial, aéronautique ou biomédical.
Il est à noter que tous les modes de réalisation particuliers décrits ci-dessus relativement au dispositif, au procédé ou au produit s’appliquent également ici, seuls ou en combinaisons.
Selon un mode de réalisation particulier, l’invention concerne l’utilisation d’un dispositif tel que défini ci-dessus ou d’un produit tel sue défini ci-dessus, en tant que système implantable, permettant par exemple un relargage localisé de médicament(s).
Selon un mode de réalisation particulier, l’invention concerne l’utilisation d’un dispositif tel que défini ci-dessus ou d’un produit tel sue défini ci-dessus, en tant que système de pompage perpétuel, en particulier en tant que système de filtrage ou dans le domaine biomédical.
Définitions
Au sens de la présente description, les pourcentages de déformation se réfèrent notamment à des pourcentages de longueur par rapport à la taille initiale de l’objet, sauf indication contraire.
Tel qu’on l’entend ici, les plages de valeur sous forme de « x-y » ou « de x à y » ou « entre x et y » incluent les bornes x et y ainsi que les entiers compris entre ces bornes. A titre d’exemple, « 1-5 », ou « de 1 à 5 » ou « entre 1 et 5 » désignent les entiers 1, 2, 3, 4 et 5. Les modes de réalisations préférés incluent chaque entier pris individuellement dans la plage de valeur, ainsi que toute sous-combinaison de ces entiers. A titre d’exemple, les valeurs préférées pour « 1-5 » peuvent comprendre les entiers 1, 2, 3, 4, 5, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 2-3, 2-4, 2-5, etc.
Tel qu'utilisé ici, le terme "environ" se réfère en particulier à une gamme de valeurs à ± 10% d'une valeur spécifique. Par exemple, le terme "environ 100" comprend les valeurs de 100 ± 10 %, c'est-à-dire les valeurs de 90 à 110.
FIGURES
EXEMPLES
Exemple 1 : Préparation d’un dispositif époxy/Ti selon l’invention
Prétraitement numérique:
Les motifs employés pour la génération de la matrice sont obtenus de façon analogue au réseau de Bravais de la cristallographie. Ils se composent d’un volume élémentaire périodique (cube, hexagone, etc.), d’un système de symétrie compatible avec le volume élémentaire et du placement d’une première poutre dans ce volume. Le bon positionnement de la première poutre couplée au système de symétrie choisi permet la génération d’une infinité de structures différentes, dites lattices. De fait, pour deux motifs, lorsque les premières poutres ont un positionnement dans le volume élémentaire proche, alors les deux structures obtenues sont susceptibles de présenter des organisations spatiales proches.
Un modèle semi-phénoménologique de remontée capillaire peut si désiré permettre de comparer les performances d’un motif par rapport à un autre en fonction de la taille du motif et du diamètre de ses poutres. Ainsi, dans le cas d’une matrice homogène, il peut permettre la détermination du motif et de sa taille susceptible d’être la plus adaptée pour une hauteur d’infiltration cible. Le motif sélectionné est ensuite dupliqué et positionné de sorte à paver complétement le volume cible.
Le modèle employé est une formulation en différence finie du modèle de Fries et al. (Fries et al,Colloid and Interface Science,vol, 320, pp, 259 - 263, 2008). Le modèle prend en compte l’influence du fluide infiltrant et du triptyque infiltrant – infiltré - atmosphère, au travers de la densité et la viscosité du fluide, ainsi que la tension de surface et l’angle de contact entre l’infiltrant et l’infiltré. Il est également fonction des dimensions caractéristiques de la matrice (taille des volumes élémentaires), de la topologie (détermination des tailles de porosités équivalentes et des perméabilités en fonction de la position dans le volume élémentaire, couplé à un calcul des hauteurs de remontées capillaires par différence finie). Enfin, pour chaque topologie de la base de données, le modèle permet de déterminer les hauteurs et temps d’infiltration pour une gamme de densités relatives comprises entre 5 et 60 %. L’aspect phénoménologique est lié au calcul de la perméabilité obtenue via les équations phénoménologiques de Jackson et James (Jackson et James,Canadian Journal of Chemical Engineering,vol, 64, pp, 364 - 374, 1986).
Dans le cas d’un réseau à gradient, le volume à remplir est généralement dans un premier temps séparé en sous-volumes. On attribue à chaque sous-volume une hauteur d’infiltration cible, ce qui permet la détermination de motifs pour chaque sous-volume. Enfin, la sélection des motifs finaux est faite généralement de sorte que le passage d’un motif à l’autre soit le plus continu possible. Les motifs sélectionnés sont généralement de même dimensions, de sorte qu’ils s’inscrivent généralement tous dans un cube, avec des longueurs et diamètres de poutres identiques, et où seul l’arrangement des poutres est modifié de manière continue au sein de la matrice. Les motifs choisis permettent ensuite le pavage de chaque sous-volume, puis enfin les sous volumes sont assemblés de sorte à générer la matrice finale.
La matrice employée dans le présent exemple est en particulier inscrite dans un volume cubique (ou cylindrique) de 15 mm de côté (ou diamètre) et de 30 mm de hauteur. Pour les réseaux homogènes, la dimension des motifs est de 1,5 mm et le diamètre des poutres est de 300 µm Pour les réseaux à gradient, la dimension des motifs est de 1 mm et un diamètre de poutres de 250 µm.
Fusion laser sélective:
La fusion laser sélective a été réalisée sur une machine SLM 280HL de SLM Solutions. La poudre employée pour la fabrication est un alliage Ti6Al4V (Ti grade 5), d’une morphologie sphérique (caractéristique d’une poudre atomisée) et possédant une granulométrie moyenne d’environ 50 µm. La fabrication est réalisée sous atmosphère neutre (Ar) pour éviter si désiré l’éventuelle oxydation. Les principaux paramètres employés sont les suivants : puissance laser de 200W, vitesse de lasage de 1175 mm/s, une distance entre deux traits de laser de 80 µm et une épaisseur de couche de 30 µm. L’ensemble des matrices est fabriqué sur un plateau de fabrication en Ti6Al4V. A la fin de la fabrication, les matrices sont détachées manuellement du plateau, puis nettoyées aux ultrasons pendant 5 min de sorte à retirer la poudre non fondue. Enfin, une étape d’étuvage à 90°C pendant 4h permet d’évacuer l’humidité résiduelle.
Étape d’infiltration:
Le mélange époxy + durcisseur utilisé a un ratio d’environ 7/1 pour un volume total correspondant à environ 1,5 fois le volume à infiltrer. Celui-ci est directement versé dans un bac de rétention. La matrice obtenue telle que décrite ci-dessus est introduite dans le mélange par le dessus de sorte qu’environ 1mm de la partie inférieure de la matrice soit immergé. L’ensemble est conservé en position jusqu’au durcissement complet de la résine époxy. Enfin, le composite est ensuite découpé du bac de rétention.
Exemple 2 : Préparation d’un dispositif Al/Ti selon l’invention
Les étapes de prétraitement numérique et de fusion laser sélective sont analogues à celles décrites dans l’exemple 1.
Étape d’infiltration:
Le dispositif d’infiltration se compose généralement de la matrice fixée grâce à une vis au centre d’un bac de rétention. Ce bac contient une partie inclinée de sorte à conduire le flux d’aluminium vers la matrice. Deux charges d’aluminium (infiltrant) sont placées de part et d’autre de la matrice à une distance d’environ 10 mm. Le volume des charges doit généralement a minima correspondre à 1,5 fois le volume à infiltrer. L’ensemble matrice-infiltrant-cuve est placé dans un four sous atmosphère contrôlée d’Ar. Le cycle thermique consiste dans le présent exemple en une chauffe sous vide à 350°C pendant 2h de sorte à permettre le dégazage des éléments du dispositif. Une seconde chauffe, à 800 mbar d’Ar à 720°C permet la fusion des charges d’aluminium (pendant 5 à 45 minutes en fonction de la matrice). Après refroidissement, la pièce peut être dévissée de la cuve et ébavurée, avant un éventuel post-traitement ou parachèvement.
Claims (12)
- Dispositif comprenant une matrice d’un premier matériau définissant un ensemble P de pores interconnectés, lesquels comprennent pour tout ou partie d’entre eux un deuxième matériau, et ont une taille t comprise d’environ 70 à environ 700 µm, la taille d’au moins 95 % desdits pores de l’ensemble P étant égale à t ± 10%, ou formant un gradient entre une taille ta± 10% et une taille tb± 10% , avec taet tbcomprises d’environ 70 à environ 700 µm, et ta< tb.
- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le premier matériau est constitué ou comprend un métal ou un alliage métallique ; un polymère ; ou une céramique ; le premier matériau étant en particulier constitué d’un métal ou d’un alliage métallique,
le premier matériau étant en particulier étant constitué ou comprenant :- un métal choisi parmi Ti, Al, Fe, Co, Cr et leurs alliages, notamment Ti-Al, Al-Si, Fe-C, Cu-Sn, Cu-Zn, ou Co-Cr ;
- un polymère thermoplastique, notamment choisi parmi les polyamides, par exemple les Nylon 6, Nylon 11 et Nylon 12, les copolymères d'amide, par exemple le nylon 6-12, les polyacétates, les polyéthylènes, les polyétheréthercétones, les acrylonitrile butadiène styrènes, les acides polylactiques, les polyéthylène téréphthalates, les polyéthylènes haute densité, les polyétherimides, et leurs mélanges ;
- une résine photopolymérisable, notamment choisie parmi les composés acrylates, les composés uréthane-acrylates, les composés époxy, les composés époxy-acrylates, les composés vinyléthers et leurs mélanges, le premier matériau comprenant plus particulièrement, outre la résine, un initiateur de polymérisation et/ou un colorant ; ou
- une céramique choisie parmi les oxydes, par exemple l’alumine, les nitrures, par exemple AlN, les carbures, par exemple WC et TiC, les borures, par exemple TiB, et les composites céramique/métal, par exemple les composites Al2O3/ Al, en particulier le cermet Al2O3+ 5% Al.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième matériau est tel que sa température de fusion ou sa température d’état liquide est inférieure à la température de fusion du premier matériau, en particulier inférieure à la température de fusion du premier matériau, en particulier de préférence d’au moins 20%.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième matériau est choisi parmi :
- les composés organiques, en particulier :
- les solvants organiques, plus particulièrement le méthanol, l’acétone et l’éthanol ;
- les hydrocarbures ;
- les liquides biologiques, par exemple le sang ;
- les polymères, plus particulièrement les résines de coulée, par exemple les polyépoxydes, les résines acryliques, les résines vinyliques, les polyuréthanes et les polyesters ;
- les composés inorganiques, en particulier :
- l’eau ;
- les métaux et leurs alliages, en particulier contenant les éléments Al, Sn, Zn, Cu, Fe, Ag, Au, Hg et/ou Ga ;
- les composites, en particulier les résines composites contenant des charges magnétiques, par exemple NdFeB, les céramiques ferromagnétique : ferrite, ou magnétisables, par exemple les composites à base de fer. - Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la taille t est comprise entre environ 70 et environ 700 µm ; ou la taille taest comprise entre environ 70 et environ 350 µm, et la taille tbest comprise entre environ 350 et environ 700 µm.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matrice est une matrice à structure lattice, en particulier constituée ou comprenant un motif géométrique élémentaire, notamment cubique, qui se répète de manière périodique dans l’espace, la matrice à structure lattice étant plus particulièrement une matrice à structure de poutres, le diamètre desdites poutres étant encore plus particulièrement compris de 100 à 300 µm, par exemple à gradient de densités relatives ou à gradient de topologie.
- Procédé de préparation d’un dispositif tel que défini dans l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une étape (i) d’infiltration, notamment par capillarité, de tout ou partie des pores de la matrice du premier matériau, par le deuxième matériau ou un précurseur du deuxième matériau, sous forme liquide, pour obtenir ledit dispositif.
- Procédé selon la revendication 7, dans lequel l’étape (i) d’infiltration se fait :
- à une température comprise entre 20 et 35°C, le deuxième matériau ou son précurseur étant en particulier un liquide choisi parmi les composés organiques, les composés inorganiques, les polymères ou leurs précurseurs, les composites, les métaux choisis parmi Hg et Ga ; ou
- à une température supérieure à la température de fusion du deuxième matériau ou de son précurseur, en particulier à une température correspondant à (la température de fusion du deuxième matériau ou de son précurseur + environ 50°C), le deuxième matériau étant en particulier un métal ou un alliage métallique, par exemple Al ;
- sous atmosphère et/ou pression contrôlée.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 8, dans lequel le précurseur du deuxième matériau est :
- Un précurseur formant le deuxième matériau par séchage ou traitement thermique ; et/ou
- Une composition comprenant un monomère et éventuellement un catalyseur de polymérisation, le deuxième matériau étant le polymère correspondant ; ou
- Une composition comprenant un polymère et un agent réticulant ou un durcisseur, le deuxième matériau étant le polymère réticulé ou durci correspondant.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la matrice du premier matériau est obtenue par impression laser sélective, notamment par :
- fusion laser sélective sur lit de poudres, le premier matériau étant en particulier un métal, ou un alliage métallique, ou un composite cermet ;
- frittage laser sélectif sur lit de poudres, le premier matériau étant en particulier un polymère ;
- stéréolithographie, le premier matériau étant en particulier une résine photo-polymérisable, plus particulièrement en cuve.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel :
- l’étape d’impression laser sélective est précédée d’une étape de prétraitement numérique de la matrice ; et/ou
- l’étape d’infiltration est suivie d’une étape de séchage et/ou de traitement thermique, notamment pour obtenir le deuxième matériau à partir d’un précurseur.
- Utilisation d’un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans le domaine automobile, aérospatial, aéronautique ou biomédical, notamment en tant que système implantable, permettant par exemple un relargage localisé de médicament(s), ou en tant que système de pompage perpétuel, en particulier en tant que système de filtrage ou dans le domaine biomédical.
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