Des liaisons fortes entre les nanofils métalliques et les nanofibres polymères permettent à un film composite d'obtenir une bonne conductivité électrique et une haute élasticité

Les ingénieurs de RIKEN ont conçu un matériau respirant à la fois hautement extensible et doté d'une bonne conductivité électrique, ce qui le rend prometteur pour l'électronique sur la peau pour les personnes et le câblage pour les robots.

Pour être adapté à une utilisation en tant qu'électronique portable, un matériau doit être à la fois extensible et conducteur. Il doit également être respirant et durable. Trouver un matériau qui satisfait aux quatre critères n'est pas facile. Une stratégie prometteuse consiste à combiner des nanofibres polymères élastiques avec un réseau de nanofils métalliques conducteurs, mais il est difficile de faire en sorte que les deux composants se lient étroitement l'un à l'autre.

Maintenant, Kenjiro Fukuda et Zhi Jiang du RIKEN Thin-Film Device Laboratory et leurs collègues ont réussi à produire un matériau extensible et conducteur en combinant des nanofibres de polyuréthane avec des nanofils d'argent.

Surtout, les deux composants se lient fortement l'un à l'autre. "Il y a une très bonne adhérence entre les nanofils d'argent et les nanofibres de polyuréthane, " note Fukuda. " C'est pourquoi nous avons atteint simultanément une très bonne extensibilité et conductivité. " L'équipe soupçonne que les liaisons hydrogène, les mêmes liaisons qui maintiennent les fibres de pâte ensemble dans une feuille de papier, sont responsables de cette bonne adhérence.

Le film pourrait être utilisé comme câblage électrique pouvant être utilisé sur la peau. Sa souplesse lui permet de s'étirer lorsqu'une personne plie son coude ou son genou, et il peut être étiré à trois fois sa longueur initiale. De la même manière, il pourrait également être utilisé pour le câblage sur des robots. Une autre utilisation potentielle est en tant que capteur. Parce que sa conductivité change lorsqu'il est étiré, il peut être utilisé pour détecter un mouvement. L'équipe l'a démontré en utilisant son film pour surveiller l'angle d'un poignet plié et détecter le pouls d'une personne.

Le film présente d'autres avantages en plus d'une bonne extensibilité et conductivité. Lorsque les chercheurs ont testé leur film en l'étirant et en le relâchant 1, 000 fois, ils ont observé que sa conductivité ne diminuait que modérément, indiquant qu'il a une bonne durabilité. Par ailleurs, il est facile à fabriquer. "Ce film peut être obtenu par des procédés de mise en solution, " dit Fukuda. " C'est très important pour la production de masse du produit industriel. "

Fukuda note que son équipe ressemble au matériel en ce qu'elle combine des chercheurs avec différents domaines d'expertise. Jiang a apporté sa connaissance des nanofils extensibles au projet, tandis que Fukuda et d'autres membres de l'équipe ont soutenu la fabrication des structures de nanomesh polymère.

L'équipe a l'intention d'améliorer l'extensibilité du matériau en utilisant des nanofils d'argent plus longs. Ils prévoient également d'expérimenter d'autres combinaisons de matériaux et de poursuivre les applications de ces conducteurs respirants dans les systèmes de surveillance de la santé en temps réel et la robotique douce.