Superplasticité induite par laser roll-to-roll, une nouvelle méthode de fabrication, imprime des métaux à l'échelle nanométrique nécessaires pour fabriquer des appareils électroniques ultrarapides. Crédit :Purdue University image/Ramses Martinez
Une nouvelle technique de fabrication utilise un processus similaire à l'impression de journaux pour former des métaux plus lisses et plus flexibles pour la fabrication d'appareils électroniques ultrarapides.
Le procédé à faible coût, développé par des chercheurs de l'Université Purdue, combine des outils déjà utilisés dans l'industrie pour la fabrication de métaux à grande échelle, mais utilise la vitesse et la précision de l'impression de journaux en rouleau pour éliminer quelques barrières de fabrication en rendant l'électronique plus rapide qu'elle ne le sont aujourd'hui.
Téléphones portables, ordinateurs portables, comprimés, et de nombreux autres appareils électroniques s'appuient sur leurs circuits métalliques internes pour traiter les informations à grande vitesse. Les techniques actuelles de fabrication des métaux ont tendance à fabriquer ces circuits en faisant passer une fine pluie de gouttes de métal liquide à travers un masque pochoir en forme de circuit, un peu comme la pulvérisation de graffitis sur les murs.
"Malheureusement, cette technique de fabrication génère des circuits métalliques aux surfaces rugueuses, faire chauffer nos appareils électroniques et décharger leurs batteries plus rapidement, " dit Ramsès Martinez, professeur assistant en génie industriel et génie biomédical.
Les futurs appareils ultrarapides nécessiteront également des composants métalliques beaucoup plus petits, ce qui nécessite une résolution plus élevée pour les fabriquer à ces tailles nanométriques.
"Le formage de métaux aux formes de plus en plus petites nécessite des moules de définition de plus en plus élevée, jusqu'à ce que vous atteigniez la taille nanométrique, " a déclaré Martinez. " L'ajout des dernières avancées en nanotechnologie nous oblige à modeler les métaux dans des tailles encore plus petites que les grains dont ils sont faits. C'est comme faire un château de sable plus petit qu'un grain de sable."
Les chercheurs de Purdue ont développé une nouvelle technique qui imprime des métaux comme des journaux, les rendant plus lisses et plus flexibles pour un meilleur flux de courant dans un circuit métallique. Crédit :Purdue University image/Ramses Martinez
Cette soi-disant "limite de formabilité" entrave la capacité de fabriquer des matériaux avec une résolution nanométrique à grande vitesse.
Les chercheurs de Purdue ont abordé ces deux problèmes - rugosité et basse résolution - avec une nouvelle méthode de fabrication à grande échelle qui permet la formation de circuits métalliques lisses à l'échelle nanométrique à l'aide de lasers conventionnels au dioxyde de carbone, qui sont déjà courantes pour la découpe et la gravure industrielles.
"L'impression de minuscules composants métalliques comme les journaux les rend beaucoup plus fluides. Cela permet au courant électrique de mieux circuler avec moins de risque de surchauffe, ", a déclaré Martinez.
La méthode de fabrication, appelée superplasticité induite par laser roll-to-roll, utilise un tampon roulant comme ceux utilisés pour imprimer les journaux à grande vitesse. La technique peut induire, pendant une courte période, comportement "superélastique" à différents métaux en appliquant des tirs laser à haute énergie, qui permet au métal de s'écouler dans les caractéristiques nanométriques du timbre roulant - en contournant la limite de formabilité.
"À l'avenir, la fabrication roll-to-roll de dispositifs utilisant notre technique pourrait permettre la création d'écrans tactiles recouverts de nanostructures capables d'interagir avec la lumière et de générer des images 3D, ainsi que la fabrication rentable de biocapteurs plus sensibles, ", a déclaré Martinez.
Les chercheurs discutent plus en détail de leur technologie dans Lettres nano , une publication de l'American Chemical Society.
