Chemises électroniques qui gardent le porteur confortablement au chaud ou au frais, ainsi que des tissus médicaux qui délivrent des médicaments, surveiller l'état d'une plaie et effectuer d'autres tâches, pourrait un jour être fabriqué plus efficacement grâce à une avancée clé des chercheurs de l'Oregon State University.

La percée implique l'impression à jet d'encre et des matériaux à structure cristalline découverts il y a près de deux siècles. Le résultat est la possibilité d'appliquer des circuits, avec précision et à de basses températures de traitement, directement sur le tissu, une solution potentielle prometteuse au compromis de longue date entre les performances et les coûts de fabrication.

"Beaucoup d'efforts ont été consacrés à l'intégration de capteurs, affiche, sources d'alimentation et circuits logiques dans divers tissus pour la création de vêtements portables, textiles électroniques, " dit Chih-Hung Chang, professeur de génie chimique à l'Oregon State. « Un obstacle est que la fabrication de dispositifs rigides sur du tissu, qui a une surface à la fois poreuse et non uniforme, est fastidieux et coûteux, nécessitant beaucoup de chaleur et d'énergie, et est difficile à étendre. Et d'abord mettre les appareils sur quelque chose de solide, puis mettre ce substrat solide sur le tissu, est également problématique - cela limite la flexibilité et la résistance à l'usure du tissu et peut également nécessiter des modifications lourdes du processus de fabrication du tissu lui-même."

Chang et ses collaborateurs de l'OSU College of Engineering et de l'Université Rutgers ont relevé ces défis en proposant une solution stable, encre imprimable, à base de sels binaires d'iodures métalliques, qui se transforme thermiquement en un composé dense de césium, l'étain et l'iode.

Le film résultant de Cs2SnI6 a une structure cristalline qui en fait une pérovskite.

Les pérovskites trouvent leurs racines dans une découverte faite il y a longtemps par un minéralogiste allemand. Dans les montagnes de l'Oural en 1839, Gustav Rose est tombé sur un oxyde de calcium et de titane avec une structure cristalline intrigante et l'a nommé en l'honneur du noble russe Lev Perovski.

La pérovskite fait désormais référence à une gamme de matériaux qui partagent le réseau cristallin de l'original. L'intérêt pour eux a commencé à s'accélérer en 2009 après qu'un scientifique japonais, Tsutomu Miyasaka, découvert que certaines pérovskites sont des absorbeurs efficaces de lumière. Les matériaux à structure pérovskite à base d'un métal et d'un halogène comme l'iode sont des semi-conducteurs, composants essentiels de la plupart des circuits électriques.

Grâce au film pérovskite, L'équipe de Chang a pu imprimer des thermistances à coefficient de température négatif directement sur du polyester tissé à des températures aussi basses que 120 degrés Celsius, soit seulement 20 degrés de plus que le point d'ébullition de l'eau.

Une thermistance est un type de composant électrique appelé résistance, qui contrôle la quantité de courant entrant dans un circuit. Les thermistances sont des résistances dont la résistance dépend de la température, et cette recherche impliquait un coefficient de température négatif, ou NTC, thermistances - leur résistance diminue à mesure que la température augmente.

"Un changement de résistance dû à la chaleur n'est généralement pas une bonne chose dans une résistance standard, mais l'effet peut être utile dans de nombreux circuits de détection de température, " a déclaré Chang. " Les thermistances NTC peuvent être utilisées dans pratiquement n'importe quel type d'équipement où la température joue un rôle. Même de petits changements de température peuvent provoquer de grands changements dans leur résistance, ce qui les rend idéales pour une mesure et un contrôle précis de la température. »

La recherche, qui comprenait Shujie Li et Alex Kosek de l'OSU College of Engineering et Mohammad Naim Jahangir et Rajiv Malhotra de l'Université Rutgers, démontre la fabrication directe de thermistances NTC hautes performances sur des tissus à la moitié de la température utilisée par les fabricants de pointe actuels, dit Chang.

« En plus de nécessiter plus d'énergie, les températures plus élevées créent des problèmes de compatibilité avec de nombreux tissus, " dit-il. " La simplicité de notre encre, l'évolutivité du processus et les performances de la thermistance sont toutes prometteuses pour l'avenir des textiles électroniques portables."

Les résultats ont été publiés dans Matériaux fonctionnels avancés .