(Phys.org) — Il y a eu beaucoup de recherches ces derniers temps sur l'électronique flexible, mais jusqu'à présent ces appareils (qui sont pour la plupart en carbone) utilisent encore des électrodes métalliques et des isolants en oxyde, et ces matériaux rigides limitent la flexibilité du dispositif. Certains polymères et liquides ioniques ont été introduits comme alternatives flexibles, mais ont des performances médiocres en termes de tensions de fonctionnement élevées et de faibles vitesses de fonctionnement, respectivement.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs ont développé pour la première fois des circuits intégrés entièrement composés de matériaux souples à base de carbone, et peut être moulé dans diverses formes en utilisant les mêmes techniques de moulage que celles utilisées pour façonner les produits en plastique. Le développement pourrait permettre aux circuits électroniques d'être facilement intégrés dans une variété de produits en plastique, y compris tout, des dispositifs médicaux aux produits en plastique dans la maison.

« Les boîtiers en plastique des téléphones intelligents et des tablettes, qui ne font que protéger les appareils électroniques à l'intérieur, aura des fonctions électroniques telles que des affichages, capteurs tactiles, etc, rendre les téléphones intelligents plus fonctionnels et à la mode, " Yutaka Ohno de l'Université de Nagoya au Japon et de l'Université Aalto en Finlande a déclaré Phys.org . "En intégrant d'autres fonctions telles que des affichages et des capteurs dans des dispositifs en plastique, nous pensons développer des dispositifs interactifs de communication d'informations en 3D, qui peut être utilisé en milieu médical, par exemple."

Oh non, avec Dong-Ming Sun de l'Université de Nagoya et leurs coauteurs, ont publié un article sur les circuits intégrés tout carbone moulables dans un récent numéro de Communication Nature .

"Le point clé de notre conception est que les dispositifs tout carbone sont constitués de nanotubes de carbone et de polymères, et ils présentent une meilleure flexibilité et extensibilité par rapport aux dispositifs fabriqués à partir de métaux rigides et d'isolateurs d'oxyde, rendre les appareils beaucoup plus flexibles et élastiques, " Sun a déclaré. " Les résultats de cette étude permettent de réaliser une fusion d'appareils électroniques avec des produits en plastique, ce qui peut conduire à la création d'appareils électroniques en plastique qui présentent à la fois la conception et la fonctionnalité."

Les nouveaux circuits sont composés de différents types de matériaux carbonés, avec les canaux actifs et éléments passifs constitués de nanotubes de carbone, et les couches et substrats diélectriques constitués des polymères plastiques polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et naphtalate de polyéthylène (PEN), respectivement.

Contrairement aux polymères et aux liquides ioniques qui ont été précédemment essayés comme matériaux pour les diélectriques flexibles, le PMMA que les chercheurs ont utilisé ici peut permettre aux transistors et circuits intégrés de fonctionner à basse tension et à grande vitesse. La faible tension de fonctionnement s'explique en partie par la rareté, film mince de nanotube de carbone en forme de réseau utilisé comme canaux, ce qui améliore le couplage entre le canal et l'électrode de grille par rapport à l'utilisation de polymères épais comme canaux.

Précédemment, les chercheurs ont réussi à fabriquer un transistor à couche mince avec une mobilité supérieure à 600 cm ² V ^-1 s ^-1 en développant une technologie pour former un long, pourtant pur, film de nanotubes de carbone sur plastique. Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont encore progressé dans l'optimisation de la technologie de formation de film, atteindre une mobilité de 1, 027 cm ² V ^-1 s ^-1 . Cette mobilité est supérieure à celle d'un MOSFET, qui utilise du silicium monocristallin, et les chercheurs le décrivent comme une valeur étonnante pour un transistor à couche mince fabriqué sur un substrat en plastique.

Parce que ces dispositifs tout carbone sont constitués de nanotubes de carbone et de polymères, ils présentent une meilleure flexibilité et extensibilité par rapport aux dispositifs fabriqués à partir de métaux rigides et d'isolateurs d'oxyde. La caractéristique la plus utile des circuits tout carbone est peut-être leur aptitude au moulage, ce que les chercheurs ont démontré en chauffant et en soufflant un substrat plan pour former une structure en forme de dôme. Le dôme 3D est étiré pendant ce processus de moulage sans se fissurer, contrairement aux matériaux rigides tels que les métaux. L'extrême extensibilité des éléments passifs et actifs des dispositifs peut leur permettre d'être formés en utilisant les mêmes techniques de moulage utilisées aujourd'hui pour façonner les produits en plastique.

Afin de faire évoluer les appareils, les chercheurs notent qu'il sera important de faire croître des nanotubes de carbone avec une longueur et un diamètre uniformes pour minimiser la variation de courant. L'élimination des nanotubes métalliques peut également offrir d'autres améliorations de performances. Ils espèrent également utiliser des méthodes de fabrication autres que les méthodes lithographiques qu'ils utilisent ici.

« Il est souhaitable de former des canaux et des câblages de nanotubes de carbone à pression atmosphérique et à basse température par des techniques d'impression à haut débit plutôt que des techniques lithographiques actuelles, " dit Soleil.

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