L'impression a parcouru un long chemin depuis l'époque de Johannes Gutenberg. Maintenant, des chercheurs ont développé une nouvelle méthode qui utilise le plasma pour imprimer des nanomatériaux sur un objet 3D ou une surface flexible, comme du papier ou du tissu. La technique pourrait rendre plus facile et moins coûteux la construction de dispositifs tels que des capteurs chimiques et biologiques portables, dispositifs de mémoire flexibles et batteries, et circuits intégrés.

L'une des méthodes les plus courantes pour déposer des nanomatériaux, tels qu'une couche de nanoparticules ou de nanotubes, sur une surface consiste à utiliser une imprimante à jet d'encre similaire à une imprimante ordinaire trouvée dans un bureau. Bien qu'ils utilisent une technologie bien établie et soient relativement bon marché, les imprimantes à jet d'encre ont des limites. Ils ne peuvent pas imprimer sur des textiles ou d'autres matériaux flexibles, sans parler des objets 3D. Ils doivent également imprimer à l'encre liquide, et tous les matériaux ne sont pas facilement transformés en liquide.

Certains nanomatériaux peuvent être imprimés à l'aide de techniques d'impression par aérosol. Mais le matériau doit être chauffé à plusieurs centaines de degrés pour se consolider en un film fin et lisse. L'étape supplémentaire est impossible pour l'impression sur du tissu ou d'autres matériaux pouvant brûler, et signifie un coût plus élevé pour les matériaux qui peuvent supporter la chaleur.

La méthode plasma saute cette étape de chauffage et fonctionne à des températures pas beaucoup plus chaudes que 40 degrés Celsius. "Vous pouvez l'utiliser pour déposer des choses sur papier, Plastique, coton, ou tout type de textile, ", a déclaré Meyya Meyyappan du centre de recherche Ames de la NASA. "C'est idéal pour les substrats mous." Il ne nécessite pas non plus que le matériau d'impression soit liquide.

Les chercheurs, de la NASA Ames et du Stanford Linear Accelerator Center, décrivent leurs travaux dans la revue American Institute of Physics Lettres de physique appliquée .

Ils ont démontré leur technique en imprimant une couche de nanotubes de carbone sur du papier. Ils ont mélangé les nanotubes dans un plasma d'ions d'hélium, qu'ils ont ensuite soufflé à travers une buse et sur du papier. Le plasma focalise les nanoparticules sur la surface du papier, formant une couche consolidée sans besoin de chauffage supplémentaire.

L'équipe a imprimé deux capteurs chimiques et biologiques simples. La présence de certaines molécules peut modifier la résistance électrique des nanotubes de carbone. En mesurant ce changement, le dispositif peut identifier et déterminer la concentration de la molécule. Les chercheurs ont fabriqué un capteur chimique qui détecte le gaz ammoniac et un capteur biologique qui détecte la dopamine, une molécule liée à des troubles comme la maladie de Parkinson et l'épilepsie.

Mais ce n'étaient que de simples preuves de principe, dit Meyyappan. "Il existe un large éventail d'applications de biodétection." Par exemple, vous pouvez créer des capteurs qui surveillent les biomarqueurs de la santé comme le cholestérol, ou des agents pathogènes d'origine alimentaire comme E. coli et Salmonella.

Parce que la méthode utilise une simple buse, il est polyvalent et peut être facilement mis à l'échelle. Par exemple, un système peut avoir plusieurs buses comme une pomme de douche, lui permettant d'imprimer sur de grandes surfaces. Ou, la buse pourrait agir comme un tuyau, libre de pulvériser des nanomatériaux sur les surfaces d'objets 3-D.

"Il peut faire des choses que l'impression à jet d'encre ne peut pas faire, " a déclaré Meyyappan. " Mais tout ce que l'impression à jet d'encre peut faire, ça peut être assez compétitif."

La méthode est prête à être commercialisée, Meyyappan a dit, et devrait être relativement peu coûteux et simple à développer. À l'heure actuelle, les chercheurs conçoivent la technique pour imprimer d'autres types de matériaux tels que le cuivre. Ils peuvent ensuite imprimer les matériaux utilisés pour les batteries sur de fines feuilles de métal comme l'aluminium. La feuille peut ensuite être enroulée dans de minuscules piles pour téléphones portables ou autres appareils.