«Nous voulons réaliser l'irréalisable»

Daryl Yee fait partie de la nouvelle génération de scientifiques qui explorent le point de rencontre entre la science des matériaux et la fabrication avancée. Rayonnant d’une curiosité contagieuse et vivant selon l’adage «nous voulons réaliser l’irréalisable», sa curiosité et son dynamisme rappellent les alchimistes d’autrefois. Le choix du terme «ALCHEMY» pour l’acronyme de son laboratoire (Laboratory for the Chemistry of Materials and Manufacturing, au sein de la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur) est une affirmation audacieuse. Comme il le dit, cet acronyme

vise à invoquer un sentiment de magie et d’émerveillement dans ce que nous faisons.

Né à Singapour, Daryl Yee a parcouru différentes phases de l’exploration des matériaux à travers le monde, des métaux à Londres (Royaume-Uni) aux nanoparticules à Cambridge (Massachusetts, USA) en passant par les polymères à Pasadena (Californie, USA). C’est au cours de ses études supérieures à Caltech que son goût pour la manufacture a émergé. Confronté aux limites du travail recourant aux matériaux disponibles sur le marché pour ses projets et imprégné de la culture interdisciplinaire de l’école, ses mentors l’ont poussé à apprendre à utiliser la chimie pour fabriquer lui-même des matériaux.

Lorsqu’ils lui demandent «Pourquoi ne le faites-vous pas vous-même?», les mentors du chercheur ne se doutent pas de la trajectoire surprenante sur laquelle ils poussent le jeune chercheur. Dans le cadre de son doctorat à Caltech, ce qui a commencé par la fabrication de matériaux pour des dispositifs biomédicaux a évolué vers la fabrication de toutes sortes de matériaux fonctionnels pour la fabrication additive. «Et je suis devenu très intéressé par la façon de fabriquer des matériaux, à la fois à l’échelle nano et macro. Cela m’a finalement mené à l’une de mes œuvres préférées, où j’ai trouvé une méthode simple d’impression 3D de céramiques et de métaux à partir de polymères.»

Cela ressemble à de la magie, mais c’est vraiment ancré dans la science fondamentale des matériaux!

Du métal en plastique? Cela ressemble en effet à de la magie. Daryl Yee explique: «Pour fabriquer des métaux à partir de polymères, nous commençons par imprimer en 3D un hydrogel qui est ensuite gonflé, ou infusé, avec une solution métallique, par exemple du nitrate de cuivre. On obtient alors cet hydrogel de couleur bleue qui est essentiellement de l’eau, des sels de cuivre dissous, et une certaine quantité de polymère. Vous le chauffez ensuite pour enlever le polymère et convertir tout le nitrate de cuivre en oxyde de cuivre, lequel eut ensuite être réduit en cuivre. Cela ressemble à de la magie, mais c’est vraiment ancré dans la science fondamentale des matériaux!»

Comme les hydrogels peuvent être gonflés avec presque n’importe quel type de sels métalliques, un seul hydrogel a le potentiel de se transformer en un nombre presque infini de matériaux. En perfusant l’hydrogel après l’impression, le matériau de la structure imprimée est décidé une fois l’impression terminée – un virage à 180 degrés par rapport aux méthodes conventionnelles où le matériau est sélectionné avant la fabrication.

Daryl Yee a aussi un penchant pour les nanomatériaux. Son travail postdoctoral au MIT l’a mis en contact avec le domaine des superréseaux de nanoparticules, où il a appris à auto-assembler des nanoparticules en structures ordonnées, semblables aux cristaux atomiques. Il explore actuellement comment combiner l’auto-assemblage et l’impression 3D pour créer des matériaux aux structures et propriétés inhabituelles. Daryl Yee croit que la science des matériaux peut être une force au service du bien, car non seulement il «veut réaliser l’irréalisable», mais il croit aussi aux «matériaux avancés pour tous». «Si nous parvenons à simplifier la chimie et les processus de manière à ce que toute personne disposant d’une imprimante 3D puisse l’utiliser pour fabriquer le matériel ou l’appareil dont elle a besoin, alors nous lui donnerons les moyens de relever ses propres défis.» Son enthousiasme est contagieux. On veut presque le rejoindre et lancer un «Et tous pour des matériaux avancés!»

Matériaux avancés pour tous!

À l’EPFL, Daryl Yee cherche à poursuivre son travail sur le développement de matériaux avancés avec une forme et une fonction sur mesure. Son groupe se concentre actuellement sur le développement de nouvelles méthodes basées sur les polymères pour l’impression céramique, métal et composite; la conception de polymères ayant des propriétés dynamiques et changeantes de forme; et l’élaboration de stratégies de traitement et de synthèse pour fabriquer des matériaux aux microstructures et propriétés complexes. «Pour réaliser tous ces projets, nous faisons tout, de la fabrication de molécules à la construction d’imprimantes!»

Lorsque Daryl Yee donnera son premier cours ce semestre, sa passion se répandra sûrement dans la salle. Mais il est un peu inquiet lorsqu’il décrit ses ambitions pour cette classe de compétences de base pour les centaines d'étudiantes et étudiants en bachelor de micro-ingénierie réunis dans une vaste salle de cours. «J’espère pouvoir faire le lien entre la compréhension de l’utilisation des matériaux et la science des matériaux qui explique pourquoi ces matériaux possèdent les propriétés qu’ils possèdent.»

Il reconnaît également que même si la classe se concentre sur l’ingénierie et l’application des matériaux, les étudiantes et étudiants devront malgré tout connaître la science fondamentale des matériaux et espère que son expertise permettra de combler l’écart.

J’espère pouvoir faire le lien entre la compréhension de l’utilisation des matériaux et la science des matériaux qui explique pourquoi ces matériaux possèdent les propriétés qu’ils possèdent.

Tandis qu’il s’efforce de combler ce fossé dans l’enseignement et la recherche, Daryl Yee incarne l’avant-garde de la science des matériaux – une solide compréhension de la science sous-jacente à la recherche d’applications innovantes, imprégnant son domaine d’un émerveillement typiquement réservé aux arts. Avec une carrière intercontinentale et interdisciplinaire, il apporte une perspective unique à l’EPFL. Son travail, fondé sur une compréhension approfondie de la science des matériaux et du génie, transcende les frontières traditionnelles et permet la création de nouveaux matériaux aux applications variées. Alors qu’il entre dans le rôle d’éducateur, Daryl Yee porte en lui non seulement une profonde compréhension de sa discipline, mais aussi un ardent désir de rendre accessible à toutes et tous le monde sophistiqué de la fabrication matérielle.

La méthode de Daryl Yee, caractérisée par la clarté, l’expérimentation et l’enthousiasme, est susceptible d’inspirer une nouvelle vague d’innovation dans le domaine. Dans cet esprit, la combinaison de Daryl Yee et de son laboratoire ALCHEMY apporte de nouvelles idées audacieuses pour concevoir des matériaux, démocratiser la fabrication et stimuler l’exploration d’océans scientifiques encore inexplorés à l’EPFL.