Les scientifiques du Laboratoire d'électronique organique ont mis au point un capteur de chaleur ultra-sensible qui est flexible, transparent et imprimable. Les résultats ont un potentiel pour un large éventail d'applications - de la cicatrisation des plaies et de la peau électronique aux bâtiments intelligents.

Le capteur de chaleur ultra-sensible est basé sur le fait que certains matériaux sont thermoélectriques. Les électrons d'un matériau thermoélectrique se déplacent du côté froid vers le côté chaud lorsqu'une différence de température apparaît entre les deux côtés, et une différence de tension apparaît. Dans ce présent projet, cependant, les chercheurs ont développé un matériau thermoélectrique qui utilise des ions comme porteurs de charge au lieu d'électrons, et l'effet est cent fois plus grand.

Un matériau thermoélectrique utilisant des électrons peut développer 100 µV/K (microvolt par Kelvin), qui est à comparer avec 10 mV/K du nouveau matériau. Le signal est ainsi 100 fois plus fort, et une petite différence de température donne un signal fort.

Les résultats de la recherche, réalisée par des scientifiques du Laboratoire d'électronique organique de l'Université de Linköping, Université de technologie Chalmers, Université des médias de Stuttgart et Université du Kentucky, ont été publiés dans Communication Nature .

Dan Zhao, chercheur à l'Université de Linköping et l'un des trois principaux auteurs de l'article, a découvert le nouveau matériau, un électrolyte constitué d'un gel de plusieurs polymères ioniques. Certains des composants sont des polymères de type p, dans lequel des ions chargés positivement transportent le courant. De tels polymères sont bien connus d'après des travaux antérieurs. Cependant, elle a également trouvé un gel polymère hautement conducteur de type n, dans lequel des ions chargés négativement transportent le courant. Très peu de matériaux de ce type étaient disponibles jusqu'à présent.

A l'aide de résultats antérieurs de travaux avec des électrolytes pour l'électronique imprimée, les chercheurs ont maintenant développé le premier module thermoélectrique imprimé au monde à utiliser des ions comme porteurs de charge. Le module se compose de n- et p-jambes liées, où le nombre de connexions de jambe détermine la force d'un signal est produit. Les scientifiques ont utilisé la sérigraphie pour fabriquer un capteur de chaleur très sensible, à base de polymères différents et complémentaires. Le capteur de chaleur a la capacité de convertir une infime différence de température en un signal fort :un module avec 36 pattes connectées donne 0,333 V pour une différence de température de 1 K.

"La matière est transparente, doux et flexible et peut être utilisé dans un produit très sensible qui peut être imprimé et ainsi utilisé sur de grandes surfaces. Les applications se trouvent dans la cicatrisation des plaies, où un pansement qui montre la progression du processus de guérison est utilisé, et pour la peau électronique, " dit Dan Zhao.

Une autre application possible est l'échange de température dans les bâtiments intelligents.