Image 1 :Une large gamme de dispositifs électroniques extensibles est à l'étude, comprenant cette matrice de transistors en couches minces, montré détendu (L) et étiré à environ 60% (R). Les paramètres du transistor restent presque inchangés lors d'un étirement jusqu'à 140%. Crédit :Matsuhisa, N. et al. Communications naturelles. 25 juillet 2015/Creative Commons
L'électronique extensible représente une nouvelle technologie prometteuse pour les appareils portables de nouvelle génération, selon une revue publiée dans Science et technologie des matériaux avancés .
La technologie a de nombreuses applications possibles pour les soins de santé, l'énergie et l'armée. Mais il y a plusieurs défis à relever pour trouver des matériaux et des méthodes de fabrication appropriés. Le plus grand défi pour la fabrication d'électronique extensible est que chaque composant doit supporter d'être compressé, tordu et appliqué sur des surfaces inégales tout en maintenant les performances, selon l'auteur de la revue Wei Wu, scientifique des matériaux à l'Université de Wuhan, Chine.
De nombreux composants électroniques extensibles différents sont en cours de développement. Par exemple, des conducteurs et des électrodes extensibles à faible coût sont fabriqués à partir de nanofils d'argent et de graphène. Un problème technique urgent est le besoin de dispositifs extensibles de conversion et de stockage d'énergie, tels que les piles. Les batteries à base de zinc sont des candidats prometteurs; cependant, davantage de travail est nécessaire pour les rendre commercialement viables.
Une alternative aux batteries est les nanogénérateurs extensibles, qui peut produire de l'électricité à partir de diverses vibrations librement disponibles, comme le vent ou les mouvements du corps humain. Les cellules solaires extensibles pourraient également être utilisées pour alimenter des appareils électroniques portables.
Image 2 :Cette cellule solaire peut être étirée (L) ou torsadée (R) sans dégradation des performances. Crédit :Nam, J. et al. Rapports scientifiques. 8 août 2017/Creative Commons
En intégrant plusieurs composants extensibles, comme la température, capteurs de pression et électrochimiques, il est possible de créer un matériau ressemblant à de la peau humaine qui pourrait utiliser les signaux de la sueur, des larmes ou de la salive en temps réel, suivi médical non invasif, ainsi que pour les prothèses intelligentes ou les robots dotés de capacités sensorielles améliorées. Cependant, maintenant, la fabrication de la peau artificielle reste longue et complexe.
Actuellement, il existe deux stratégies principales pour la fabrication d'électronique extensible. La première consiste à utiliser des matériaux intrinsèquement extensibles, comme le caoutchouc, qui peut supporter de grandes déformations. Cependant, ces matériaux ont des limites, comme une résistance électrique élevée.
La deuxième méthode consiste à rendre les matériaux non flexibles extensibles en utilisant une conception innovante. Par exemple, les matériaux semi-conducteurs fragiles comme le silicium peuvent être cultivés sur une surface pré-étirée puis laissés se comprimer, créant des vagues de flambage. Une autre stratégie consiste à relier des « îlots » de matériaux conducteurs rigides à l'aide d'interconnexions flexibles, tels que les métaux mous ou liquides. Les techniques de pliage inspirées de l'origami peuvent être utilisées pour fabriquer des appareils électroniques pliables. À l'avenir, l'électronique extensible peut être améliorée avec de nouvelles capacités, comme la communication sans fil, auto-charge ou même auto-guérison.
La prochaine étape après les tests en laboratoire consiste à mettre sur le marché des appareils électroniques extensibles. Cela nécessite des matériaux moins chers et plus rapides, méthodes de fabrication évolutives, conclut l'auteur de la revue.
