Les scientifiques ont développé un nouveau type «d’encre électronique» qui peut être utilisé pour imprimer des circuits électroniques capables de basculer entre les états rigides et doux lorsqu’il est chauffé.
La technologie pourrait ouvrir la voie aux appareils électroniques de nouvelle génération qui changent de forme ou de rigidité en fonction de la façon et de la façon dont ils sont utilisés, des implants médicaux qui adoucissent à l’intérieur du corps à la robotique flexible.
L’encre combine le gallium, un métal solide à température ambiante mais fond juste en dessous de la température corporelle – 98,6 degrés Fahrenheit (37 degrés Celsius) – avec un polymère-La solvant basé qui se décompose lorsqu’il est doucement chauffé. Le résultat est une substance stable et imprimable qui devient conductrice après le chauffage et peut changer sa rigidité en réponse à la température.
Les résultats ont été publiés le 30 mai dans la revue Avancées scientifiques.
« Cela ouvre de nouvelles possibilités pour les futurs appareils électroniques personnels, les dispositifs médicaux et la robotique », co-auteur de l’étude Jae-woong Jeongle professeur de génie électrique au Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), a déclaré dans un déclaration.
La plupart des appareils électroniques tombent aujourd’hui dans l’un des deux camps: des appareils rigides comme les smartphones et ordinateurs portablesqui offrent des performances et une durabilité au prix de la flexibilité; ou des systèmes doux comme les appareils portables, qui sont plus confortables à porter mais peuvent être plus difficiles à fabriquer avec précision ou à intégrer avec des composants plus complexes.
Du matériel à la douceur
L’électronique dite variable-stiffneté vise à combler cet écart, permettant aux appareils de se déplacer entre les états durs et doux au besoin.
Gallium a longtemps attiré l’intérêt dans ce domaine en raison de la façon dont il se comporte différemment sous des formes solides et liquides. Mais l’utiliser pour l’électronique imprimée s’est avérée difficile en raison de sa tension de surface élevée et de sa tendance à s’oxyder lorsqu’elle est exposée à l’air, formant une sorte de croûte qui l’empêche de se lier ou de se propager correctement.
Pour y remédier, les chercheurs ont développé un processus de dispersion des particules de gallium microscopiques en une matrice polymère – essentiellement une base flexible en type Ink – en utilisant un solvant appelé diméthyl sulfoxyde (DMSO).
Lorsque le circuit imprimé est chauffé doucement, le solvant se décompose et crée un environnement légèrement acide. Cela élimine la couche d’oxyde des particules de gallium, leur permettant de fondre et de fusionner pour former des voies conductrices.
L’encre résultante peut être utilisée pour imprimer des caractéristiques aussi petites que 50 micromètres (0,002 pouces ou 0,005 centimètres) – plus mince que les cheveux humains – et peut alterner entre la dureté en plastique et la douceur caoutchouteuse au besoin. Les chercheurs ont déclaré que le matériau est devenu plus de 1 400 fois plus doux lorsqu’il est réchauffé pendant les tests.
L’équipe a construit deux appareils de travail pour démontrer comment la technologie Bendy pourrait être utilisée. L’un était un dispositif de santé portable qui se comporte comme un électronique portable rigide à température ambiante, puis adoucit le contact avec la peau pour améliorer le confort. L’autre était un implant cérébral flexible qui est resté rigide pendant la chirurgie afin qu’il puisse être inséré avec précision, puis adouci une fois à l’intérieur du cerveau pour aider à réduire l’irritation et l’inflammation.
L’encre peut être utilisée avec des techniques de fabrication courantes telles que l’impression d’écran et le revêtement de trempette, ce qui signifie qu’il pourrait être utilisé à plus grande échelle ou Imprimé en 3D Électronique à l’avenir, ont déclaré les chercheurs.
« La réalisation fondamentale de cette recherche consiste à surmonter les défis de longue date de l’impression de métaux liquides grâce à notre technologie innovante », a déclaré Jeong dans le communiqué. « En contrôlant l’acidité de l’encre, nous avons pu connecter électriquement et mécaniquement les particules de gallium imprimées, permettant la fabrication à température ambiante de circuits à grande résolution à grande région avec une rigidité accordable. »
