(Phys.org) - Bien qu'il puisse sembler que des chercheurs de l'Université Tsinghua de Pékin esquissent une idée de circuit sur un morceau de papier, ils utilisent en fait un stylo spécial qui dessine de vrais circuits à l'aide d'encre à base de nanotubes de carbone.

Cette technique, appelé "dessin de fibre, " a déjà été utilisé pour construire des modèles, mais la longueur de la fibre est généralement très courte à quelques millimètres seulement, et la vitesse de dessin est généralement très lente. Ces inconvénients limitent son utilisation dans la fabrication de circuits.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont démontré que leur nouveau stylo peut dessiner des fibres de nanotubes de carbone de plus d'un demi-mètre de long avec des vitesses de dessin rapides allant jusqu'à 10 cm/seconde. Leurs travaux sont publiés dans un récent numéro de Lettres nano .

En raison de la conductivité élevée et de l'excellente flexibilité mécanique des fibres de nanotubes, les chercheurs prédisent que les fibres pourraient servir de blocs de construction fondamentaux pour une grande variété de dispositifs électroniques flexibles, tels que l'électronique portable, écrans tactiles flexibles, cellules solaires flexibles, RFID, et appareils 3D.

Alors que le stylo lui-même est un stylo commercial ordinaire, l'encre se compose d'une combinaison de fibres de nanotubes de carbone électriquement conductrices et d'une solution polymère visqueuse appelée oxyde de polyéthylène (PEO). Le PEO visqueux est hautement élastique et mécaniquement résistant, ce qui lui permet de tirer de longues fibres de nanotubes de la solution pendant le processus d'écriture.

"La technique d'étirage nous permet d'obtenir des fibres de nanotubes de carbone très longues principalement en raison du poids moléculaire élevé du polymère et de la viscosité élevée de la solution de précurseur comme encre, " co-auteur Hui Wu, Professeur agrégé à l'Université Tsinghua, Raconté Phys.org .

Lors de l'écriture, le stylo est soulevé du papier pour étirer et suspendre les fibres, qui peut ensuite être déposé sur le substrat dans la position souhaitée. Les chercheurs ont démontré que des motifs de fibres complexes peuvent être dessinés à la main, et ils prédisent qu'une précision encore plus grande peut être obtenue en utilisant des dispositifs mécaniques avancés.

Les chercheurs ont également montré que l'augmentation de la concentration en polymère de l'encre augmente le diamètre des fibres de nanotubes de 300 nm à 3 µm. En général, les fibres plus minces ont une meilleure conductivité que les plus épaisses en raison de leur meilleure orientation des fibres.

Des tests montrent que les fibres de nanotubes de carbone hautement conductrices présentent également une excellente flexibilité mécanique. En premier, les chercheurs s'attendaient à ce que les fibres de nanotubes de carbone ultralongues conservent leur conductivité après flexion et distorsion. Un peu surprenant, leurs tests ont montré que les fibres présentent en fait une augmentation de la conductivité après cintrage, une augmentation d'environ 30 % après 1000 cycles de cintrage. Les chercheurs proposent que la contrainte causée par la flexion déforme les polymères et améliore l'alignement des nanotubes, qui à son tour augmente la conductivité.

À l'avenir, les chercheurs espèrent étendre la technique de dessin pour utiliser différents types d'encre à des fins différentes.

« Nous travaillons maintenant à activer davantage de fonctions dans la fibre, " Wu a dit. " Par exemple, une possibilité est constituée de fibres semi-conductrices tirées d'une pointe de stylo pour les applications d'appareils flexibles."

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