Les chercheurs de l'INM ont combiné les avantages des matériaux électroniques organiques et inorganiques dans un nouveau type d'encres hybrides. Cela permet d'appliquer des circuits électroniques sur du papier directement à partir d'un stylo, par exemple.

L'électronique du futur sera imprimée. Les circuits flexibles peuvent être produits à moindre coût sur feuille ou papier à l'aide de procédés d'impression et permettent des conceptions futuristes avec des diodes incurvées ou des éléments d'entrée. Cela nécessite des matériaux électroniques imprimables qui peuvent être imprimés et conservent un niveau élevé de conductivité pendant l'utilisation malgré leurs surfaces incurvées. Certains matériaux éprouvés comprennent des matières organiques, polymères conducteurs et nanoparticules d'oxydes conducteurs (TCO). Les chercheurs de l'INM – Leibniz-Institute for New Materials ont maintenant combiné les avantages des matériaux électroniques organiques et inorganiques dans un nouveau type d'encres hybrides. Cela permet d'appliquer des circuits électroniques sur du papier directement à partir d'un stylo, par exemple.

Les développeurs présenteront leurs résultats et les possibilités qu'ils offrent sur le stand B46 dans le hall 2 de la foire commerciale de Hanovre de cette année dans le cadre du salon leader Research &Technology qui se déroulera du 25 au 29 avril.

Pour créer leurs encres hybrides, les chercheurs ont enrobé des nanoparticules de métaux avec des matières organiques, polymères conducteurs et les mettre en suspension dans des mélanges d'eau et d'alcool. Ces suspensions peuvent être appliquées directement sur du papier ou du papier d'aluminium à l'aide d'un stylo et elles sèchent sans autre traitement pour former des circuits électriques.

"Les polymères électriquement conducteurs sont utilisés dans les OLED, par exemple, qui peut également être fabriqué sur des substrats souples, " explique Tobias Kraus, Responsable du groupe de recherche Structure Formation à l'INM. "L'association métal et nano-particules que nous introduisons ici allie la flexibilité mécanique à la robustesse d'un métal et augmente la conductivité électrique".

Les développeurs combinent les polymères organiques avec des nanoparticules d'or ou d'argent. Les composés organiques ont trois fonctions :« D'une part, les composés servent de ligands, s'assurer que les nanoparticules restent en suspension dans le mélange liquide; toute agglomération de particules aurait un effet négatif sur le processus d'impression. Simultanément, les ligands organiques assurent une bonne disposition des nanoparticules lors du séchage. Finalement, les composés organiques agissent comme des « charnières » :si le matériau est plié, ils maintiennent la conductivité électrique. Dans une couche de particules métalliques sans la gaine en polymère, la conductivité électrique serait rapidement perdue lorsque le matériau est plié, " poursuit le spécialiste des matériaux Kraus. En raison de la combinaison des deux matériaux, lorsqu'il est plié, la conductivité électrique est globalement supérieure à celle d'une couche constituée uniquement de polymère conducteur ou d'une couche constituée uniquement de nanoparticules métalliques.

"Des nanoparticules métalliques avec des ligands sont déjà imprimées pour former de l'électronique aujourd'hui, " explique le physico-chimiste Kraus, ajoutant que les coquilles devaient principalement être enlevées par un processus de frittage car, tandis que d'une part ils contrôlent l'arrangement des nanoparticules, d'autre part, ils ne sont pas conducteurs. Il a ajouté que cela était difficile dans le cas de matériaux de support sensibles à la température tels que le papier ou les films polymères, car ceux-ci seraient endommagés pendant le processus de frittage. Kraus résume les résultats de ses recherches, en disant, "Nos nouvelles encres hybrides sont conductrices dès qu'elles ont séché tout en étant particulièrement flexibles mécaniquement et elles ne nécessitent pas de frittage".

INM mène des activités de recherche et développement pour créer de nouveaux matériaux - pour aujourd'hui, demain et au-delà. Chimistes, physiciens, biologistes, les scientifiques et les ingénieurs des matériaux s'associent pour se concentrer sur ces questions essentielles :quelles propriétés des matériaux sont nouvelles, comment peuvent-ils être étudiés et comment peuvent-ils être adaptés pour des applications industrielles à l'avenir ? Quatre axes de recherche déterminent les développements en cours à l'INM :Nouveaux matériaux pour les applications énergétiques, de nouveaux concepts pour les surfaces médicales, nouveaux matériaux de surface pour systèmes tribologiques et nano sécurité et nano bio. La recherche à l'INM s'effectue dans trois domaines :Technologie des nanocomposites, Matériaux d'interface, et Bio-Interfaces.