Une équipe de scientifiques de l'Université nationale de Singapour (NUS) s'est inspirée d'invertébrés sous-marins comme les méduses pour créer une peau électronique avec des fonctionnalités similaires.

Tout comme une méduse, la peau électronique est transparente, extensible, tactile, et d'auto-guérison en milieu aquatique, et pourrait être utilisé dans tout, des écrans tactiles résistants à l'eau aux robots aquatiques souples.

Le professeur adjoint Benjamin Tee et son équipe du département de science et génie des matériaux de la faculté de génie NUS ont développé le matériau, avec des collaborateurs de l'Université Tsinghua et de l'Université de Californie Riverside.

L'équipe de huit chercheurs a passé un peu plus d'un an à développer le matériel, et son invention a été rapportée pour la première fois dans le journal Nature Électronique le 15 février 2019.

Matériaux auto-cicatrisants transparents et imperméables pour une large gamme d'applications

Asst Prof Tee travaille sur les peaux électroniques depuis de nombreuses années et faisait partie de l'équipe qui a développé les premiers capteurs de peau électroniques auto-cicatrisants en 2012.

Son expérience dans ce domaine de recherche l'a amené à identifier les principaux obstacles que les peaux électroniques auto-réparatrices doivent encore surmonter. "L'un des défis avec de nombreux matériaux auto-cicatrisants aujourd'hui est qu'ils ne sont pas transparents et qu'ils ne fonctionnent pas efficacement lorsqu'ils sont mouillés, ", a-t-il déclaré. "Ces inconvénients les rendent moins utiles pour les applications électroniques telles que les écrans tactiles qui doivent souvent être utilisés dans des conditions météorologiques humides."

Il a continué, "Avec cette idée en tête, nous avons commencé à regarder les méduses - elles sont transparentes, et capable de sentir l'environnement humide. Donc, nous nous sommes demandé comment nous pouvions fabriquer un matériau artificiel qui pourrait imiter la nature résistante à l'eau des méduses tout en étant également sensible au toucher."

Ils ont réussi dans cette entreprise en créant un gel constitué d'un polymère à base de fluorocarbure avec un liquide ionique riche en fluor. Lorsqu'ils sont combinés, le réseau polymère interagit avec le liquide ionique via des interactions ion-dipôle hautement réversibles, ce qui lui permet de s'auto-guérir.

Élaborant sur les avantages de cette configuration, Le professeur adjoint Tee a expliqué, "La plupart des gels polymères conducteurs tels que les hydrogels gonflent lorsqu'ils sont immergés dans l'eau ou se dessèchent avec le temps dans l'air. Ce qui rend notre matériau différent, c'est qu'il peut conserver sa forme dans un environnement humide et sec. Il fonctionne bien dans l'eau de mer et même dans environnements acides ou alcalins."

La prochaine génération de robots mous

La peau électronique est créée en imprimant le nouveau matériau dans des circuits électroniques. En tant que matériau doux et extensible, ses propriétés électriques changent au toucher, pressé ou tendu. « On peut alors mesurer ce changement, et le convertir en signaux électriques lisibles pour créer une vaste gamme d'applications de capteurs différentes, « Asst Prof Tee a ajouté.

« L'imprimabilité en 3D de notre matériau montre également un potentiel dans la création de cartes de circuits imprimés entièrement transparentes qui pourraient être utilisées dans des applications robotiques. Nous espérons que ce matériau pourra être utilisé pour développer diverses applications dans des types émergents de robots souples, " a ajouté le professeur adjoint Tee, qui est également du département de génie électrique et informatique de NUS, et l'Institut biomédical pour la recherche et la technologie en santé mondiale (BIGHEART) à NUS.

Robots mous, et l'électronique douce en général, visent à imiter les tissus biologiques pour les rendre plus conformes mécaniquement aux interactions homme-machine. En plus des applications robotiques douces conventionnelles, la technologie étanche de ce nouveau matériau permet la conception de robots amphibies et d'électronique résistante à l'eau.

Un autre avantage de cette peau électronique auto-cicatrisante est le potentiel qu'elle a de réduire les déchets. Le professeur adjoint Tee a expliqué, "Des millions de tonnes de déchets électroniques provenant de téléphones portables cassés, comprimés, etc. sont générés dans le monde chaque année. Nous espérons créer un avenir où les appareils électroniques fabriqués à partir de matériaux intelligents pourront remplir des fonctions d'auto-réparation pour réduire la quantité de déchets électroniques dans le monde."

Le professeur adjoint Tee et son équipe poursuivront leurs recherches et espèrent explorer d'autres possibilités de ce matériau à l'avenir. Il a dit, "Actuellement, nous utilisons les propriétés complètes du matériau pour fabriquer de nouveaux dispositifs optoélectroniques, qui pourrait être utilisé dans de nombreuses nouvelles interfaces de communication homme-machine."