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Posté par Redbran le Mercredi 20/12/2017 à 12:00
Des circuits entièrement intégrés ont pu être directement imprimés sur du tissu

© Graphene Flagship
Pour que l'électronique portable puisse se banaliser, une avancée majeure est nécessaire afin de la rendre lavable, étirable et respirante. En utilisant des techniques conventionnelles de jet d'encre à la fois bon marché, sûres et écologiques, des chercheurs ont pu imprimer un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base...) 2D directement sur des tissus, créant ainsi des circuits électroniques.

Des chercheurs ont réussi à imprimer des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) bidimensionnels comme du graphène (Cet article ne doit pas être confondu avec l’article graphème.) (une couche unique de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) dans un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node)...) hexagonal), directement sur des textiles, permettant de produire des circuits électroniques intégrés portables. Le procédé d'impression à jet d'encre utilisé a été basé sur des techniques standard, ce qui contribue à assurer la durabilité, le faible coût et l'évolutivité de ces nouveaux dispositifs électroniques à base de tissu.

Perfectionner l'impression des matériaux 2D

Dans un article paru dans la revue Nature Communications, les chercheurs expliquent comment ils ont conçu des encres non toxiques à point (Graphie) d'ébullition (L’ébullition est la formation de bulles lors d’un changement violent d’un corps de l’état liquide vers l’état vapeur. Ce phénomène est une vaporisation.) bas, qui ont été directement imprimées sur un textile en polyester. Ce procédé a démontré la viabilité de circuits intégrés imprimés portables capables de fonctionner à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de...) et pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) ambiantes. Point essentiel, cette nouvelle approche a permis aux chercheurs de surpasser le procédé conventionnel qui crée des transistors uniques, car ils ont pu imprimer des circuits électroniques intégrés entiers.

L'équipe a constaté que la rugosité des textiles influençait les propriétés électriques de l'électronique et que le lissage de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) des textiles, obtenu en utilisant une 'couche de planarisation', leur a permis d'améliorer les performances des dispositifs imprimés.

La polyvalence de cette technique en constitue l'un des principaux avantages par rapport aux alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.). La majorité des dispositifs électroniques portables actuels sont créés à partir de composants relativement rigides montés sur des matériaux portables tels que des textiles, du plastique ou du caoutchouc. Ils sont souvent peu pratiques et inconfortables, car ils sont mal adaptés au corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) et ne sont pas respirants, par exemple. Ils peuvent d'autre part être facilement endommagés au cours du lavage. Le produit réalisé par l'équipe est à la fois confortable et capable de supporter jusqu'à 20 cycles de lavage dans une machine standard.

Selon le Dr Felice Torrisi du Cambridge Graphene Centre, auteur principal de l'article, un autre avantage de cette technique tient à ce que, comme il l'a déclaré à EurekAlert, "les autres encres destinées à l'électronique imprimée nécessitent des solvants toxiques et ne sont pas appropriées pour être portées, alors que nos encres sont à la fois bon marché, sûres et écologiques, et qu'elles peuvent être combinées pour créer des circuits imprimés en imprimant de façon simple différents matériaux bidimensionnels sur du tissu."

L'équipe a tiré parti du fait que le graphène et le nitrure de bore (Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5.) hexagonal sont des matériaux minces 2D à l'échelle atomique, et qu'ils peuvent donc être facilement disposés pour créer des structures dotées de nouvelles propriétés, qui vont au-delà de celles de leurs composants individuels. Cela signifie que les propriétés conductrices, isolantes ou semi-conductrices des matériaux 2D peuvent être exploitées pour obtenir les performances requises.

Une complexité et des performances évolutives

Cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) a un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'applications potentielles, depuis les dispositifs portables qui surveillent la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) et le bien-être (Le bien-être ou bienêtre est un état qui touche à la santé, au plaisir, à la réalisation de soi, à l'harmonie avec soi et les autres. René Dubos présente la santé comme la...) personnels, jusqu'à l'augmentation des capacités militaires. L'un des domaines qui devraient bénéficier de ces développements est l'Internet des objets (L'Internet des objets représente l'extension d'Internet à des choses et à des lieux dans le monde réel. Alors qu'Internet ne se prolonge habituellement pas au-delà du...). Comme le prévoit le Dr Torrisi, "Grâce aux nanotechnologies, nos vêtements pourront intégrer ces dispositifs électroniques à base de textile, tels que des écrans ou des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille…. On fait...), et devenir interactifs."

L'utilisation d'encres à base de graphène ou d'autres matériaux 2D similaires pour créer des composants et dispositifs électroniques pouvant être intégrés de façon transparente aux tissus, est à l'avant-garde des efforts pour créer des textiles intelligents. Les textiles intelligents peuvent eux-mêmes être considérés comme s'inscrivant dans un effort plus vaste destiné à combler le fossé entre la technologie et les objets du quotidien, ce que l'on appelle souvent "l'informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines telles que les ordinateurs,...) ubiquitaire."

Les auteurs de cet article de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également...) font partie du consortium Graphene Flagship, une initiative de recherche et d'innovation paneuropéenne d'une durée 10 ans et financée conjointement par l'UE et les États membres et pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le...) associés. Le consortium a été mis en place pour soutenir les initiatives destinées à exploiter le potentiel du graphène et des technologies liées, afin de mettre des applications sur le marché.

Pour plus d'informations voir:
site web Graphene Flagship

Référence publication:
Fully inkjet-printed two-dimensional material field-effect heterojunctions for wearable and textile electronics
Tian Carey, Stefania Cacovich, Giorgio Divitini, Jiesheng Ren, Aida Mansouri, Jong M. Kim, Chaoxia Wang, Caterina Ducati, Roman Sordan & Felice Torrisi

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Source: CORDIS-Europa