Date de réalisation : 2016 – 2017
Domaine d’application : Industriel, aéronautique, automobile, énergie
Sujet de recherche : Capteur à fibre optique
Organisme subventionnaire : Ministère de l’Éducation et de l’Enseignement supérieur
Projet : PART2016N043
Chargée de projet et chercheure : Isabelle Dicaire
Professeur  chercheur François Arsenault-Hubert

Le projet visait à concevoir et à fabriquer un capteur d’hydrogène à base de palladium en utilisant les techniques de déposition par impression 3D et de fabrication par photolithographie laser, sur fibre optique.

La technique de détection repose sur une mesure optique du changement de l’indice de réfraction dû à l’interaction entre l’hydrogène et le palladium à la surface d’une fibre optique, ainsi le capteur à fabriquer est aussi un capteur optique.

La première partie du projet visait à développer plusieurs types d’encres de palladium incluant des encres à bases de nanoparticules de palladium et des encres réactives, qui permettraient d’obtenir une interaction de la fibre avec l’hydrogène. Ces encres ont été caractérisées, incluant notamment leur viscosité, tension de surface, concentration par mesures thermogravimétriques et diamètre des nanoparticules par microscopie par transmission électronique.

Les encres développées dans le cadre de ce projet ont été utilisées avec succès dans notre imprimante à jet d’aérosols. On arrive à produire une impression de grande qualité sur lamelle de verre et sur fibre de 70 µm et d’une épaisseur de 200 nm.

Par ailleurs, nous avons fabriqué par photolithographie laser des masques de phases sur mesure, utilisés pour l’inscription de réseaux de Bragg dans de la fibre optique. Nous avons donc développé une méthodologie pour la fabrication à haute résolution de structures fines dans une photorésine. Nous avons aussi développé une méthode efficace pour la création du dessin du mas

que de phase pour la conception assistée par ordinateur. Les réseaux de Bragg obtenus étaient bien homogènes et symétriques.

Conclusions :  

  1. Nous avons développé notre propre encre à base de nanoparticules de palladium, utilisable directement en impression 3D sur fibre optique.
  2. Nous avons développé une expertise pour la fabrication à haute résolution de structures fines telles que masques de phase, réseaux de diffraction.
  3. Par ailleurs, même si nous n’avons pas pu conclure à la détection de l’hydrogène par les capteurs optiques fabriqués lors des tests préliminaires, plusieurs pistes de solution nous laissent croire que le tout est envisageable.

En quoi est-ce porteur :  L’expertise développée dans le cadre du projet en fabrication d’encres de palladium pourrait être très intéressante pour faire évoluer la technologie d’impression 3D de palladium et ainsi produire un capteur d’hydrogène tout optique, insensible aux interférences électromagnétiques. 

Impact pour l’enseignement : Nous avons impliqué un étudiant stagiaire pour la fabrication des encres et leur utilisation par impression 3D, en collaboration avec l’équipe technique et le professeur François Arsenault-Hubertdégrevé pour ce projet.

Crédit image : Optech 2018