La véritable électrode d'impression par transfert qui utilise de l'hydrogel et de l'encre nano produite par Hyunjung Yi du Post-Silicon Semiconductor Institute du KIST. Crédit : Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST)
À l'Institut coréen des sciences et de la technologie, Le Dr Hyunjung Yi du Post-Silicon Semiconductor Institute et son équipe de recherche ont développé une technologie d'impression par transfert qui utilise de l'hydrogel et de l'encre nano pour créer des capteurs hautes performances sur des substrats flexibles de formes et de structures diverses.
Avec la popularité des appareils portables, y compris les montres intelligentes et les bracelets de fitness qui sont attachés directement à la peau, il existe une demande croissante de technologies permettant la production de capteurs haute performance sur des surfaces de formes et de types variés.
L'impression par transfert fonctionne de manière similaire à celle d'un autocollant de tatouage :coller l'autocollant de tatouage sur la peau, puis retirer le support papier laisse une image sur la peau. Le processus nouvellement développé crée une structure sur une surface, puis la transfère sur une autre de la même manière. L'avantage le plus notable de ce procédé est qu'il évite largement les difficultés liées à la réalisation de dispositifs directement sur des substrats thermiquement et/ou chimiquement sensibles, c'est pourquoi l'impression par transfert est largement utilisée pour la fabrication de dispositifs flexibles. D'autre part, le principal inconvénient des procédés d'impression par transfert actuels est qu'ils ne peuvent généralement être utilisés que pour des substrats à surfaces planes.
Il transfère facilement des électrodes sur l'hydrogel (en bas) sur un film PET (en haut) avec la technologie d'impression par transfert qui a été développée par un chercheur de Post-Silicon Semiconductor de KIST. Crédit : Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST)
L'équipe KIST a surmonté ces limitations en développant un processus d'impression par transfert simple et facile qui permet la création de hautes performances, capteurs flexibles sur des surfaces topographiques avec diverses caractéristiques et textures.
En utilisant la nature poreuse et hydrophile des hydrogels, l'équipe KIST a imprimé à jet d'encre une encre nano à base de solution aqueuse sur une couche d'hydrogel, qui s'est solidifié sur une surface topographique. Le tensioactif et l'eau de l'encre nano sont passés rapidement à travers la structure poreuse de l'hydrogel, ne laissant que le nanomatériau hydrophobe restant à la surface - les particules sont plus longues que le diamètre des trous dans l'hydrogel.
La quantité d'encre nano utilisée pour ce processus d'impression était très faible, permettant la formation rapide d'électrodes. De plus, les performances électriques des électrodes étaient exceptionnelles en raison des niveaux élevés de pureté et d'uniformité des nanoréseaux résultants. Aussi, en raison de la nature hydrophobe du nanomatériau, il y avait un degré d'interaction extrêmement faible entre celui-ci et l'hydrogel, permettant le transfert facile des électrodes sur diverses surfaces topographiques.
Avec la technologie d'impression par transfert développée par le chercheur de Post-Silicon Semiconductor de KIST, ils mènent des expériences pour détecter les mouvements des doigts en mettant en place des capteurs haute performance sur des gants expérimentaux. Crédit : Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST)
La technologie T de transfert de nanoréseaux via un procédé de solidification d'un fluide élastomère moulable sur une surface d'hydrogel permet la création aisée d'électrodes souples, même sur des supports aux surfaces rugueuses. L'équipe a transféré des nanoélectrodes directement sur un gant pour créer un capteur modifié capable de détecter immédiatement les mouvements des doigts. Il a également créé une flexibilité, capteur de pression haute performance capable de mesurer le pouls au poignet.
Yi a dit, « Le résultat de cette étude est une nouvelle méthode simple pour créer des capteurs hautes performances sur des surfaces aux caractéristiques et structures diverses. Nous espérons que cette étude sera utilisée dans les nombreux domaines qui nécessitent l'application de matériaux haute performance sur des substrats flexibles et/ou non traditionnels, y compris la santé numérique, interfaces homme-machine intelligentes, ingénierie médicale, et des matériaux électriques de nouvelle génération."
