Dans le cadre d’un projet pluriannuel, des chercheurs de l’université technologique de Chalmers, en Suède, ont mis au point des capteurs optiques d’hydrogène imprimés en 3D qui pourraient jouer un rôle important dans la transition vers l’énergie et l’industrie vertes. L’équipe de recherche de l’université technologique de Chalmers est très avancée dans la recherche sur l’hydrogène.
Rappelez-vous, l’année dernière, nous avons discuté du rôle de la FA dans l’adoption des turbines à gaz alimentées à l’hydrogène.
Dans ce cas précis, c’est l’intérêt pour les nanoparticules métalliques plasmoniques qui a motivé cette recherche et a conduit au développement d’un plastique plasmonique – un type de matériau composite aux propriétés optiques uniques qui peut être imprimé en 3D.
La particularité des nanoparticules métalliques plasmoniques réside dans leur capacité à interagir fortement avec la lumière. Cela les rend utiles pour un large éventail d’applications : comme composants optiques pour les capteurs et les traitements médicaux, dans la photocatalyse pour contrôler les processus chimiques, et dans divers types de capteurs de gaz.
Comme toujours, tout commence par une simple question : et si nous pouvions produire de grands volumes de nanoparticules métalliques plasmoniques de manière durable, ce qui permettrait de fabriquer des objets plasmoniques tridimensionnels ?
Les propriétés des matériaux plastiques font qu’ils peuvent être façonnés dans presque toutes les formes, qu’ils sont rentables, qu’ils ont un potentiel de mise à l’échelle et qu’ils peuvent être imprimés en 3D. Les nouveaux matériaux consistent en un mélange (ou composite) d’un polymère et de nanoparticules métalliques colloïdales actives sur le plan plasmonique. Avec ces matériaux, il serait possible d’imprimer en 3D des objets d’un poids allant d’une fraction de gramme à plusieurs kilogrammes.
Capteurs d’hydrogène imprimés en 3D
Les capteurs plasmoniques capables de détecter l’hydrogène sont l’application cible de ce type de matériau composite plastique que les chercheurs ont choisi de privilégier dans leur projet. Ce faisant, ils ont inauguré une toute nouvelle approche dans le domaine des capteurs optiques basés sur les plasmons, à savoir la possibilité d’imprimer ces capteurs en 3D.
« Différents types de capteurs sont nécessaires pour accélérer le développement de la médecine ou l’utilisation de l’hydrogène comme carburant alternatif sans carbone. L’interaction entre le polymère et les nanoparticules est le facteur clé lorsque ces capteurs sont fabriqués à partir de plastique plasmonique. Dans les applications de capteurs, ce type de plastique permet non seulement la fabrication additive (impression 3D), ainsi que l’évolutivité du processus de fabrication des matériaux, mais il a également la fonction importante de filtrer toutes les molécules à l’exception des plus petites – dans notre application, ce sont les molécules d’hydrogène que nous voulons détecter. Cela empêche le capteur de se désactiver avec le temps », explique Christoph Langhammer, professeur au département de physique, qui a dirigé le projet.
« Le capteur est conçu de manière à ce que les nanoparticules métalliques changent de couleur au contact de l’hydrogène, car elles absorbent le gaz comme une éponge. Ce changement de couleur vous alerte immédiatement si les niveaux deviennent trop élevés, ce qui est essentiel lorsqu’il s’agit d’hydrogène. À des niveaux trop élevés, ce gaz devient inflammable lorsqu’il est mélangé à l’air », explique Christoph Langhammer.
N’oubliez pas que vous pouvez poster gratuitement les offres d’emploi de l’industrie de la FA sur 3D ADEPT Media ou rechercher un emploi via notre tableau d’offres d’emploi. N’hésitez pas à nous suivre sur nos réseaux sociaux et à vous inscrire à notre newsletter hebdomadaire : Facebook, Twitter, LinkedIn & Instagram !