Un nouveau système à jet d'encre pourrait permettre à l'électronique imprimée de passer au niveau supérieur
Publié par Redbran le 12/03/2019 à 14:00
Source: © Union européenne, [2019] / CORDIS
La technologie innovante d'impression électrostatique (ESJET) supprime l'un des obstacles qui empêchait l'industrie d'adopter pleinement la fabrication additive imprimée. À savoir, l'absence d'encres fonctionnelles appropriées.


© Hi-Response

L'électronique imprimée (PE) peut potentiellement apporter un changement radical à l'industrie électronique. Mais la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) des encres, qui n'a pas encore atteint la résolution ou la viscosité nécessaire, constitue un obstacle à cet avènement. La gamme d'encres fonctionnelles imprimables ainsi que la résolution et les propriétés finales des structures et composants imprimés/frittés restent limitées.

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) Hi-Response (Innovative High Resolution Electro-Static printing of Multifunctional Materials) financé par l'UE, est basé sur le brevet ESJET qui intègre un système d'adaptation à une et plusieurs têtes permettant d'obtenir une résolution, des vitesses et une rentabilité d'impression bien supérieures aux systèmes à jet d'encre actuels.

Le système ESJET

Pour expliquer le fonctionnement d'ESJET, l'équipe décrit un système alimentant un réservoir qui contient l'encre à déposer, un tuyau de sortie capillaire et une tige (La tige est chez les plantes à fleurs, l'axe, généralement aérien, qui prolonge la racine et porte les bourgeons et les feuilles. La tige se ramifie...) de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.) reliée à une alimentation haute tension (La tension est une force d'extension.), avec son extrémité à l'entrée du tuyau de sortie. La tige de charge maintient un potentiel de champ électrique (Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de définir et éventuellement de mesurer en tout point de l'espace l'influence exercée à distance par des particules chargées...) entre le fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans certaines conditions...) dans le réservoir et les gouttelettes sortant de l'émetteur qui se déposent sur le substrat. Pour libérer les gouttes d'encre, le potentiel de champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) électrique est modifié par une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) définie de tension contrôlée.

Le système ESJET peut imprimer à une résolution de 1 micromètre (Un micromètre (symbole μm) vaut 10-6 = 0, 000 001 mètre.) avec des viscosités pouvant atteindre 40 000 centipoises, ce qui signifie qu'il peut imprimer des nano-encres hautement chargées et des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) organiques fonctionnels. Les structures imprimées/frittées qui en résultent peuvent atteindre une haute résolution avec des propriétés de composants de haute qualité.

Le système a fait ses preuves pour une large gamme de matériaux, notamment: les encres et pâtes chargées au nano-cuivre, nano-argent et autres nano-céramiques. Ces matériaux peuvent être utilisés pour des structures d'électrodes (aussi petites que 0,5 à 10 micromètres de large), des semi-conducteurs, des polymères organiques diélectriques et des encres organo-métalliques réactives.

"C'est étrange, mais la joie que procure l'impression de lignes conductrices invisibles à l'œil humain est indescriptible. C'est là que je réalise que nous tenons réellement quelque chose", déclare le Dr Pufinji Maclean Obene, coordinateur du projet.

Pour atteindre son objectif, Hi-Response a imprimé ces matériaux pour créer des composants comme: des antennes et 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...) automobiles flexibles, des écrans tactiles, des éléments chauffants flexibles pour les radômes (les dômes de protection radar) dans les véhicules électriques et les treillis métalliques pour les diodes électroluminescentes organiques (OLED) utilisées dans les affichages numériques.

Le Dr Obene ajoute "nous sommes ravis d'annoncer que nous utiliserons également le système ESJET pour le dépôt d'affichages à points quantiques (QLED) pour les téléphones mobiles et pour l'impression des très petits transistors, ainsi que pour la fabrication de microprocesseurs entièrement imprimés pour les systèmes microélectromécaniques (MEM) utilisés en particulier dans les appareils médicaux".

Exploiter une lacune du marché

Hi-Response soutient la stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) industrielle globale de l'UE en optimisant l'efficacité et les coûts de fabrication, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en créant des emplois. En outre, le projet contribue à la gestion environnementale globale par son économie des énergies et des émissions de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système...) dans son processus de fabrication.

À ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à...), au vu de l'exploitation de la technologie Hi-Response dans différentes applications, le consortium estime que leur marché représente un potentiel annuel de 566 millions d'euros.

Pour passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) au niveau supérieur de la commercialisation, l'équipe se concentre sur quelques composants spécifiques. Il s'agit principalement du développement de pixels QLED de 3 micromètres, d'applications pour l'électronique organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) et grande 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 abusivement confondu avec...) (OLAE), ainsi que de capteurs et de dispositifs MEM, autant de domaines clés de la "quatrième révolution industrielle".

"Ce domaine est actuellement limité par le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), le personnel et les fonds 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...) et de développement", explique le Dr Obene. "Mais les opportunités en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) de propriété intellectuelle sont incroyables, alors nous sommes toutes voiles (Les Voiles sont l’une des 88 constellations du ciel, visible essentiellement de l’hémisphère sud. Incluse à l’origine...) dehors!".


Pour plus d'information voir: projet Hi-Response
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