Impression d'encre métallique pour circuit flexible auto-réparable

Les chercheurs de l’Université d'État de Caroline du Nord ont développé une technique inédite pour imprimer directement des circuits métalliques, permettant ainsi la création d’appareils électroniques flexibles et extensibles. Exploitable avec différents métaux et substrats, cette technique est compatible avec les systèmes de production existants qui utilisent des procédés d'impression directe.

« L'électronique flexible est une technologie très prometteuse, mais elle induit, avec les techniques actuelles, des coûts de production considérables pour être exploitable », a indiqué Jingyan Dong, maître de conférences au sein du département Edward P. Fitts de Génie industriel et système de l’université.

La nouvelle technique fait appel à la technologie d'impression jet d'encre EHD (électrohydrodynamique), déjà appliquée à de nombreux processus industriels utilisant des encres fonctionnelles. L'équipe de Jingyan Dong remplace l'encre par des alliages métalliques possédant des points de fusion atteignant 60°C. Les chercheurs ont testé cette technique avec trois alliages et quatre substrats différents : verre, papier et deux polymères extensibles. « L'impression directe ne nécessite ni masque, ni gravure, ni gabarit. C'est ce qui permet de simplifier le processus », précise Jingyan Dong.

Les chercheurs ont testé la résilience des circuits sur un substrat de polymère et n'ont constaté aucune altération de la conductivité après avoir effectué 1000 flexions. Les circuits sont restés électriquement stables, même avec une contrainte de tension mécanique de 70 %.

Les chercheurs ont également découvert que les circuits pouvaient se « réparer » eux-mêmes en cas de rupture ou d'extension trop importante. « La température de fusion étant basse, lorsque la zone détériorée est chauffée à environ 70°C, le métal de chaque partie concernée se déplace vers l'autre et répare le défaut », indique Jingyan Dong.

Les chercheurs ont démontré les caractéristiques fonctionnelles de la technique d'impression en créant un capteur tactile à haute densité et une matrice de 400 pixels sur une surface d'un centimètre carré. Selon l'équipe de recherche, la technique est applicable à la production de capteurs portables ou d'autres appareils électroniques.