Les autocollants électroniques peuvent transformer des blocs de jouets ordinaires en capteurs de haute technologie au sein de l'« Internet des objets ». Crédit :Université Purdue / Chi Hwan Lee
Des milliards d'objets allant des smartphones et montres aux bâtiments, les pièces de machines et les dispositifs médicaux sont devenus des capteurs sans fil de leurs environnements, l'expansion d'un réseau appelé « Internet des objets ».
À mesure que la société s'oriente vers la connexion de tous les objets à Internet, même les meubles et les fournitures de bureau, la technologie qui permet à ces objets de communiquer et de se sentir devra s'étendre.
Des chercheurs de l'Université Purdue et de l'Université de Virginie ont mis au point une nouvelle méthode de fabrication qui rend minuscule, circuits électroniques à couche mince pelables d'une surface. La technique élimine non seulement plusieurs étapes de fabrication et les coûts associés, mais permet également à tout objet de ressentir son environnement ou d'être contrôlé grâce à l'application d'un autocollant high-tech.
Finalement, ces autocollants pourraient également faciliter la communication sans fil. Les chercheurs démontrent des capacités sur divers objets dans un article récemment publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .
"Nous pourrions personnaliser un capteur, le coller sur un drone, et envoyer le drone dans des zones dangereuses pour détecter les fuites de gaz, par exemple, " a déclaré Chi Hwan Lee, Purdue professeur adjoint de génie biomédical et de génie mécanique.
La plupart des circuits électroniques d'aujourd'hui sont construits individuellement sur leur propre plaquette de silicium, " un substrat plat et rigide. La plaquette de silicium peut alors résister aux températures élevées et à la gravure chimique qui sont utilisées pour retirer les circuits de la plaquette.
Mais les températures élevées et la gravure endommagent la plaquette de silicium, forçant le processus de fabrication à accueillir une tranche entièrement nouvelle à chaque fois.
La nouvelle technique de fabrication de Lee, appelé « impression par transfert », " réduit les coûts de fabrication en utilisant une seule plaquette pour construire un nombre presque infini de films minces contenant des circuits électroniques. Au lieu de températures élevées et de produits chimiques, le film peut se décoller à température ambiante grâce à l'économie d'énergie de l'eau.
"C'est comme la peinture rouge sur le Golden Gate Bridge de San Francisco - la peinture s'écaille parce que l'environnement est très humide, " Lee a dit. " Donc dans notre cas, l'immersion de la plaquette et du circuit terminé dans l'eau réduit considérablement le stress de pelage mécanique et est respectueux de l'environnement."
Les chercheurs ont conçu des films électroniques pelables qui peuvent être coupés et collés sur n'importe quel objet pour obtenir les fonctions souhaitées. Crédit :Image de l'Université Purdue/Chi Hwan Lee
Une couche métallique ductile, comme le nickel, inséré entre le film électronique et la plaquette de silicium, rend le peeling possible dans l'eau. Ces composants électroniques à couche mince peuvent ensuite être découpés et collés sur n'importe quelle surface, accordant à cet objet des caractéristiques électroniques.
Mettre un des autocollants sur un pot de fleurs, par exemple, fait ce pot de fleurs capable de détecter les changements de température qui pourraient affecter la croissance de la plante.
Le laboratoire de Lee a également démontré que les composants des circuits intégrés électroniques fonctionnent tout aussi bien avant et après avoir été transformés en un film mince décollé d'une plaquette de silicium. Les chercheurs ont utilisé un film pour allumer et éteindre un affichage à LED.
Un circuit électronique à couche mince peut se décoller facilement de sa plaquette de silicium avec de l'eau, rendant la plaquette réutilisable pour construire un nombre presque infini de circuits. Crédit :Image de l'Université Purdue/Chi Hwan Lee
« Nous avons optimisé ce processus afin de pouvoir décoller les films électroniques des wafers sans défaut, " dit Lee.
Cette technologie détient un brevet américain non provisoire. Le travail a été soutenu par la Purdue Research Foundation, le Laboratoire de recherche de l'Armée de l'Air (AFRL-S-114-054-002), la National Science Foundation (NSF-CMMI-1728149) et l'Université de Virginie.
