Des chercheurs impériaux ont mis au point un moyen de déposer des métaux sur des tissus et l'ont utilisé pour insérer des capteurs et des batteries dans ces matériaux.

Une équipe multidisciplinaire de chercheurs de l'Imperial College de Londres dirigée par le Dr Firat Güder du Département de bio-ingénierie a développé une technique innovante pour imprimer des métaux tels que l'argent, or et platine sur des tissus naturels.

Ils ont également montré que la technique pouvait être utilisée pour incorporer des batteries, technologies sans fil et capteurs dans des tissus comme le papier et les textiles de coton.

À terme, ces technologies pourraient être utilisées pour de nouvelles classes d'outils de diagnostic médical à faible coût, autocollants-capteurs sans fil pour mesurer la pollution de l'air ou les vêtements avec des capacités de surveillance de la santé.

Des métaux ont été imprimés sur des tissus, mais jusqu'à présent, le procédé a essentiellement enduit le tissu de plastique qui rend le tissu imperméable et cassant.

Publié dans Matériaux fonctionnels avancés , le document de recherche décrit comment une nouvelle approche permettrait aux encres métalliques de couvrir des fibres entières plutôt que de simplement recouvrir la surface du tissu.

Nouvelle méthode pour les vieux matériaux

Max Grell, premier auteur de l'article et Ph.D. candidat du département de bio-ingénierie de l'Impériale, dit :« Les tissus sont omniprésents et certaines formes comme le papier, sont anciens. Avec cette nouvelle méthode de métallisation des tissus, il sera possible de créer de nouvelles classes d'applications avancées."

Pour enrober les fibres, les chercheurs les ont d'abord recouverts de particules microscopiques de silicium, puis immergé le matériau dans une solution contenant des ions métalliques. Ce processus préparatoire, connu sous le nom de SIAM (Si ink-enabled autocatalytic metallization), permet aux métaux de « croître » dans tout le matériau au fur et à mesure que les ions se déposent sur les particules de silicium.

Cette approche recouvre le métal sur tout le tissu, permettant au papier et aux textiles de conserver leur capacité d'absorption d'eau et leur flexibilité tout en offrant une grande surface métallique. Ces propriétés sont importantes pour le fonctionnement de nombreuses technologies avancées, en particulier les capteurs et les batteries, où les ions en solution doivent interagir avec les électrons dans les métaux.

Pour leur étude de preuve de concept, l'équipe de recherche a déposé l'encre silicone à la main sur les tissus, mais disons que le processus pourrait être étendu et exécuté par de grandes imprimantes conventionnelles.

Applications dans les technologies avancées

Après avoir prouvé que la méthode fonctionne, les chercheurs ont démontré sa capacité à fabriquer les éléments nécessaires à un certain nombre d'exemples de technologies avancées.

Par exemple, ils ont créé des antennes à bobine d'argent sur papier, qui peut être utilisé pour la transmission de données et d'énergie dans des appareils sans fil tels que les cartes Oyster et les systèmes de paiement sans contact. L'équipe a également utilisé la méthode pour déposer de l'argent sur du papier, puis a ajouté du zinc sur le même papier pour former une batterie.

La nouvelle approche a également été utilisée pour produire une gamme de capteurs. Cela comprenait un capteur sur papier pour détecter les indicateurs génétiques d'une maladie mortelle pour les animaux herbivores (maladie de Johne) et associée à la maladie de Crohn chez l'homme.

Selon les chercheurs, les capteurs fabriqués dans des tissus naturels seraient moins chers, facile à ranger et à transporter, et pourrait finalement être utilisé dans des vêtements qui surveillent la santé.

« Nous avons choisi des applications dans différents domaines pour montrer à quel point cette approche pouvait être polyvalente et habilitante, " a déclaré Grell. " Cela a impliqué beaucoup de collaboration et nous espérons avoir démontré le potentiel de cette méthode afin que des personnes spécialisées dans différents domaines puissent ensuite développer ces applications.

Applications abordables

Grell a ajouté :« La beauté de cette approche est qu'elle peut également combiner différentes technologies pour servir une application plus complexe, par exemple, des capteurs à faible coût peuvent être imprimés sur du papier qui peut ensuite transmettre les données qu'ils collectent grâce à la technologie sans contact. Cela pourrait être particulièrement utile dans les pays en développement où des tests de diagnostic doivent être effectués sur le lieu des soins, dans des endroits éloignés et à moindre coût."

L'abordabilité de cette méthode a été citée comme l'un de ses principaux avantages par les chercheurs, qui a démontré qu'en utilisant leur approche, une antenne à bobine pouvait coûter aussi peu que 0,001 $ à fabriquer, comparativement à 0,05 $ en utilisant les méthodes actuelles.

Avec le soutien des innovations impériales, l'équipe a déposé une demande de brevet et recherche maintenant des partenaires industriels. La prochaine étape sera de démontrer l'utilisation de la nouvelle méthode dans des applications réelles, qui nécessitera le développement de prototypes, tester et optimiser.