Des chercheurs de la North Carolina State University ont développé une nouvelle méthode pour créer des conducteurs élastiques en nanotubes de carbone, qui contribuera à la production à grande échelle du matériau pour une utilisation dans une nouvelle génération de dispositifs électroniques élastiques.

"Nous sommes optimistes que cette nouvelle approche pourrait conduire à une production à grande échelle de conducteurs extensibles, ce qui accélérerait alors la recherche et le développement de dispositifs électroniques élastiques, " dit le Dr Yong Zhu, professeur assistant de génie mécanique et aérospatial à NC State, et auteur principal d'un article décrivant la nouvelle technique.

Les appareils électroniques extensibles seraient à la fois plus résistants et capables de se conformer à diverses formes. Les applications potentielles incluent des dispositifs qui peuvent être incorporés dans des vêtements, dispositifs médicaux implantables, et des capteurs qui peuvent être étirés sur des véhicules aériens sans pilote.

Pour développer cette électronique extensible, il faut créer des conducteurs élastiques qui transmettront de manière fiable les signaux électriques, qu'ils soient ou non étirés.

Une façon de rendre les matériaux conducteurs plus élastiques est de les « boucler ». La nouvelle méthode de Zhu boucle les nanotubes de carbone sur le plan du substrat. Pensez aux nanotubes comme formant des lignes ondulées sur un morceau de papier, plutôt qu'une forme d'accordéon qui zigzague de haut en bas avec seulement les parties inférieures touchant la feuille de papier. L'équipe de Zhu a utilisé des nanotubes de carbone car ils sont robustes, stable, excellents conducteurs et peuvent être alignés en rubans.

Le nouveau procédé commence par placer des nanotubes de carbone alignés sur un substrat élastique à l'aide d'un procédé d'impression par transfert. Le substrat est ensuite étiré, qui sépare les nanotubes tout en maintenant leur alignement parallèle.

Étonnamment, lorsque le substrat est détendu, les nanotubes ne reviennent pas à leurs positions d'origine. Au lieu, la boucle des nanotubes – créant ce qui ressemble à une collection de lignes ondulées parallèles sur une surface plane.

Les nanotubes de carbone sont désormais élastiques – ils peuvent être étirés – mais ils ont conservé leurs propriétés électriques.

Le principal avantage de cette nouvelle méthode est qu'elle rendra la fabrication de conducteurs élastiques beaucoup plus efficace, car les nanotubes de carbone peuvent être appliqués avant que le substrat ne soit étiré. Ceci est compatible avec les procédés de fabrication existants. "Par exemple, les techniques d'impression roll-to-roll pourraient être adaptées pour tirer parti de notre nouvelle méthode, " dit Zhu.

Un article décrivant la nouvelle approche, "Le flambage des nanotubes de carbone alignés en tant que conducteurs extensibles :une nouvelle stratégie de fabrication, " a été publié en ligne le 23 janvier dans Matériaux avancés . L'article a été co-écrit par Feng Xu, un doctorat étudiant à NC State. La recherche a été financée par la National Science Foundation.

Dans un autre nouveau document, L'équipe de Zhu a démontré pour la première fois que les nanotubes de carbone peuvent être bouclés en utilisant une technique dans laquelle le substrat élastique est étiré avant que les nanotubes ne soient appliqués. Le substrat est ensuite relaxé, forçant les nanotubes à sortir du plan. Les nanotubes forment un ruban qui se courbe de haut en bas comme le soufflet d'un accordéon. Cette seconde technique a déjà été utilisée avec d'autres matériaux. Ce deuxième papier, "Rubans ondulés de nanotubes de carbone pour conducteurs extensibles, " a été publié le 19 janvier dans Matériaux fonctionnels avancés .