Innovation laser dans la durabilité des polymères

La crise mondiale provoquée par la pandémie de Covid-19 a mis en lumière l’omniprésence des plastiques dans notre quotidien, en particulier avec l’utilisation massive de masques chirurgicaux, de produits à usage unique et d’emballages stériles. Les plastiques traditionnels, posent des problèmes environnementaux en raison de leur faible recyclabilité et de leur dégradation difficile. Une alternative réside dans l’utilisation de polymères biosourcés et biodégradables par traitement laser.

C’est dans ce contexte que le projet « BIPOLAIR », financé par le Carnot MICA, a vu le jour. Ce projet est le fruit d’une collaboration entre les équipes d’ingénieurs de recherche de IRMA⁽¹⁾ et IREPA LASER et son objectif est clair : explorer les possibilités offertes par la technologie laser pour conférer aux polymères biodégradables des propriétés maîtrisées en termes de vieillissement et de résistance mécanique.

Optimisation des polymères par traitement laser : vers une maîtrise précise de la dégradation et de la résistance mécanique

Contrairement aux méthodes traditionnelles qui modifient les caractéristiques des polymères par l’ajout de composants chimiques, le traitement laser se distingue par son action directe sur le matériau. Les chercheurs examinent l’effet de plusieurs texturations localisées et de l’échauffement contrôlé sur des paramètres tels que la cristallisation, la rugosité de surface et les changements de phases du matériau. L’objectif est de mieux contrôler la cinétique de dégradation tout en préservant la résistance mécanique des polymères.

Après un an de recherche, les résultats obtenus après vieillissement marin et caractérisés via un microscope électronique à balayage (MEB) sont prometteurs. Dans certains cas, une accélération de la cinétique de dégradation des films de PHA est observée avec une augmentation de la rugosité et d’irrégularités de surface, non observée dans le cas d’un film de PHA vieilli, sans avoir subi de traitement laser. Il est donc possible d’accélérer le vieillissement, même en condition naturelle. Cependant, le ralentissement de la dégradation reste plus complexe à maitriser… Les résultats montrent peu d’influence des traitements qui avaient pour objectif de ralentir la dégradation, par rapport à un film non traité.

Les chercheurs souhaiteraient aller plus loin et approfondir la compréhension des phénomènes engendrés par le passage du laser à la surface des polymères, en se penchant notamment sur les propriétés thermiques des échantillons traités. Des pistes d’amélioration, notamment en lien avec le biomimétisme, pourraient offrir des moyens innovants pour mieux contrôler les cinétiques de dégradation. Certains lasers sont capables de reproduire des textures inspirées du monde animal ou végétal, réputées pour leurs propriétés hydrophobes.

⁽¹⁾Institut Régional des Matériaux Avancés