Les chercheurs de TPU, conjointement avec leurs collègues d'universités étrangères, ont développé une méthode qui permet une intégration laser de métaux dans des polymères pour former des composites électriquement conducteurs. Les résultats de la recherche sont présentés dans l'article Ultra-Robust Flexible Electronics by Laser-Driven Polymer-Nanomaterials Integration "Ultra-Robust Flexible Electronics by Laser-Driven Polymer-Nanomaterials Integration, " Publié dans Matériaux fonctionnels avancés .

"En cours de développement de technologies de rupture telles que l'Internet des Objets, électronique souple, et les interfaces cerveau-ordinateur auront un grand impact sur la société dans les prochaines années. Le développement de ces technologies nécessite de manière cruciale de nouveaux matériaux qui présentent des performances mécaniques, stabilité chimique et électrique, coût relativement faible pour produire à grande échelle, ainsi que la biocompatibilité pour certaines applications. Dans ce contexte, polymères et un polyéthylène téréphtalate (PET) répandu dans le monde entier, en particulier, présentent un intérêt particulier. Cependant, méthodes conventionnelles de modification des polymères pour ajouter la fonctionnalité requise, comme règle, changer la conductivité de tout le volume de polymère, ce qui limite considérablement leur application pour des topologies complexes de 3-variétés, " Raul David Rodriguez Contreras, Professeur de la TPU Research School of Chemistry and Applied Biomedical Sciences, dit.

Les scientifiques ont proposé leur méthode. D'abord, des nanoparticules d'aluminium sont déposées sur des substrats PET et, alors, les échantillons sont irradiés par des impulsions laser. Ainsi, un composite conducteur est formé localement dans les zones irradiées. Les chercheurs ont choisi l'aluminium car c'est un métal bon marché et facilement disponible. L'argent est fréquemment utilisé comme conducteur pour l'électronique flexible. Par conséquent, les échantillons obtenus avec des nanoparticules d'aluminium ont été comparés à une pâte conductrice d'argent et à des matériaux à base de graphène.

"Tests de stabilité mécanique (abrasion, tests d'impact et de décapage) ont prouvé que les composites à base de nanoparticules d'aluminium surpassent les autres matériaux. De plus, la structure matérielle elle-même s'est avérée très intéressante. Pendant le traitement au laser, du carbure d'aluminium est formé sur les surfaces des échantillons. Par ailleurs, les polymères induisent la formation de structures carbonées de type graphène. Nous ne nous attendions pas à cet effet. Outre, en ajustant la puissance du laser, nous pouvons contrôler la conductivité du matériau. En pratique, à l'aide d'un laser, il est possible de "dessiner" presque n'importe quelle structure conductrice sur une surface polymère et de la rendre localement conductrice, " Evgeniya Sheremet, Professeur de la TPU Research School of High-Energy Physics, explique.

Selon les scientifiques, l'intégration laser de métaux dans des polymères a été utilisée pour la première fois dans l'électronique flexible. Il existe des méthodes basées sur "l'explosion de métal" par laser et son application dans des polymères à grande vitesse, mais ils sont plus compliqués en termes de mise en œuvre technologique. La méthode des chercheurs de TPU implique deux étapes technologiques de base :l'application de nanoparticules sur la surface du polymère et le traitement au laser. En outre, la méthode est applicable à une grande variété de matériaux.

« À quoi peut-il servir ? Tout d'abord, il peut être utilisé pour l'électronique flexible. L'un des problèmes dans ce domaine est une faible stabilité mécanique des produits. Il existe de nombreuses approches pour l'améliorer. Cependant, normalement, les matériaux obtenus n'auraient pas passé nos tests. Il y a aussi la photocatalyse, capteurs flexibles pour la robotique, les diodes électroluminescentes et les produits biomédicaux parmi les domaines d'application potentiels, " expliquent les auteurs de l'article.

Plus loin, l'équipe de recherche envisage de tester la nouvelle méthode sur d'autres matériaux comme l'argent, le cuivre, tubes de carbone et d'utiliser divers polymères. Les scientifiques de TPU, Université des sciences et technologies électroniques de Chine, L'Institut Leibniz de recherche sur les polymères de Dresde et l'Université d'Amsterdam ont participé aux travaux de recherche. Le projet est soutenu par le TPU Competitiveness Enhancement Program VIU-ISHFVP-198/2020.