Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont mis au point des conducteurs hautement conducteurs et élastiques fabriqués à partir de fils nanométriques d'argent (nanofils). Ces conducteurs élastiques pourraient être utilisés pour développer des dispositifs électroniques extensibles.

Un circuit extensible serait capable de faire beaucoup de choses que son homologue rigide ne peut pas faire. Par exemple, une "peau" électronique pourrait aider les robots à ramasser des objets délicats sans les casser, et les écrans et antennes extensibles pourraient étirer et compresser les téléphones portables et autres appareils électroniques sans affecter leurs performances. Cependant, la première étape pour rendre de telles applications possibles est de produire des conducteurs élastiques et capables de transmettre de manière efficace et fiable des signaux électriques, qu'ils soient ou non déformés.

Dr Yong Zhu, professeur assistant de génie mécanique et aérospatial à NC State, et Feng Xu, un doctorat étudiant du laboratoire de Zhu ont développé de tels conducteurs élastiques à l'aide de nanofils d'argent.

L'argent a une conductivité électrique très élevée, ce qui signifie qu'il peut transférer l'électricité efficacement. Et la nouvelle technique développée à NC State intègre des nanofils d'argent hautement conducteurs dans un polymère qui peut résister à un étirement important sans affecter négativement la conductivité du matériau. Cela le rend attrayant en tant que composant à utiliser dans des appareils électroniques extensibles.

"Ce développement est très excitant car il pourrait être immédiatement appliqué à un large éventail d'applications, " dit Zhu. " De plus, nos travaux portent sur une conductivité élevée et stable sous un grand degré de déformation, complémentaire à la plupart des autres travaux utilisant des nanofils d'argent plus soucieux de flexibilité et de transparence."

"L'approche de fabrication est très simple, " dit Xu. Des nanofils d'argent sont placés sur une plaque de silicium. Un polymère liquide est versé sur le substrat de silicium. Le polymère est ensuite exposé à une chaleur élevée, qui transforme le polymère d'un liquide en un solide élastique. Parce que le polymère circule autour des nanofils d'argent lorsqu'il est sous forme liquide, les nanofils sont piégés dans le polymère lorsqu'il devient solide. Le polymère peut ensuite être décollé de la plaque de silicium.

"Des nanofils d'argent peuvent également être imprimés pour fabriquer des conducteurs extensibles à motifs, " dit Xu. Le fait qu'il soit facile de réaliser des motifs à l'aide des conducteurs en nanofils d'argent devrait faciliter l'utilisation de la technique dans la fabrication de l'électronique.

Lorsque le polymère enrobé de nanofils est étiré et détendu, la surface du polymère contenant des nanofils se boucle. Le résultat final est que le composite est plat sur le côté qui ne contient pas de nanofils, mais ondulé sur le côté qui contient des nanofils d'argent.

Une fois que la surface incrustée de nanofils s'est déformée, le matériau peut être étiré jusqu'à 50 pour cent de son allongement, ou contrainte de traction, sans affecter la conductivité des nanofils d'argent. En effet, la forme bouclée du matériau permet aux nanofils de rester dans une position fixe les uns par rapport aux autres, même lorsque le polymère est étiré.

"En plus d'avoir une conductivité élevée et une large plage de déformation stable, les nouveaux conducteurs extensibles présentent une excellente robustesse sous sollicitations mécaniques répétées, " dit Zhu. D'autres matériaux conducteurs étirables signalés sont généralement déposés sur des substrats et pourraient se décoller sous des étirements mécaniques répétés ou des frottements de surface.