Les dates de type « à consommer jusqu’à » ou «meilleur jusqu’à » que vous voyez sur l’emballage des aliments? Ils sont tellement du «siècle dernier». À l’avenir, les capteurs intégrés dans les étiquettes des aliments ne vous diront pas seulement quand un produit devient mauvais pour votre santé, mais aussi si vous le stockez correctement. Certains pourraient même être en mesure de vous donner une dégradation de ses données nutritionnelles. Tout cela grâce aux développements dans le monde florissant de l’électronique imprimable. En effet, des chercheurs du MIT ont inventé un processus d’impression qui pourrait transformer une grande partie des percées potentielles, tels que les vêtements à production d’électricité et les sutures intelligentes, en une réalité peu coûteuse.
«Il existe un énorme besoin d’impression de dispositifs électroniques qui sont extrêmement peu coûteux, mais fournissent des calculs simples et des fonctions interactives», explique A. John Hart, professeur agrégé en technologie contemporaine et génie mécanique.
Bien que certains chercheurs aient étudié la possibilité d’utiliser l’impression jet d’encre et l’estampage en caoutchouc, ces techniques ont produit des résultats mixtes au mieux, entraînant souvent des motifs flous, des formes en anneau ou des circuits incomplets en raison de la difficulté de contrôler le flux d’encre à de petites échelles.
« Il existe des limitations critiques aux processus d’impression existants dans le contrôle qu’ils ont sur la taille de la fonction et l’épaisseur de la couche qui est imprimée », note John Hart. « Pour quelque chose comme un transistor ou un film mince avec des propriétés électriques ou optiques particulières, ces caractéristiques sont très importantes. »
Pour développer un processus à la fois rapide et efficace, l’équipe du MIT s’est tournée vers la nanotechnologie. L’idée était qu’un tampon nanoporeux permettrait une distribution uniforme de nanoparticules, ou « d’encre », ce qui à son tour résulterait en une résolution beaucoup plus élevée que l’impression de tampon en caoutchouc classique.
Les chercheurs ont fait des tampons en cultivant des nanotubes de carbone dans une variété de motifs sur une surface de silicium. Ces tubes ont ensuite été revêtus d’une mince couche de polymère pour assurer deux choses: une pénétration uniforme de l’encre qui contenait des nanoparticules telles que l’argent, l’oxyde de zinc ou des points quantiques semi-conducteurs, ainsi que pour empêcher le retrait des nanotubes après leur estampage.
Puisque la quantité de pression appliquée lors de l’emboutissage de l’encre est également un critère clé pour garantir des motifs précis à haute résolution, les chercheurs ont développé un modèle pour évaluer la quantité de force dont ils auraient besoin pour assurer une couche uniforme d’encre sur chaque substrat. En utilisant cette information, ils ont construit une machine d’impression pour imiter le processus industriel et tester le processus. En dépit des limitations de son rouleau, les résultats étaient en fait comparables aux taux des technologies d’impression industrielles existantes.
«Nous avons constaté, limité par le moteur que nous utilisions dans le système d’impression, que nous pouvions imprimer 200 millimètres par seconde, en continu, ce qui est déjà concurrentiel avec les niveaux des technologies d’impression industrielle», explique John Hart. « Ceci, combiné avec une amélioration de dix fois en termes de résolution d’impression que nous avons démontré, est encourageant. »
Il est important de noter que les motifs imprimés ont également été trouvés très conducteurs et appropriés pour des applications telles que des électrodes transparentes de haute performance.
«Notre nouveau procédé d’impression est une technologie de pointe pour l’électronique à haute performance, entièrement imprimée, y compris les transistors, les surfaces optiquement fonctionnelles et les capteurs omniprésents», explique John Hart, ajoutant que son équipe travaillera pour intégrer la nouvelle technologie avec des matériaux 2D tels que le graphène « qui, ensemble, pourraient permettre de nouveaux dispositifs électroniques et de conversion d’énergie ultra-minces. »
http://news.mit.edu/2016/stamping-technique-printable-electronics-1207
http://advances.sciencemag.org/content/2/12/e1601660
