Processus de fabrication, structure, et des signaux de sortie d'un récupérateur d'énergie portable à base de tissu. Crédit : Institut coréen avancé des sciences et de la technologie (KAIST)
Les chercheurs de KAIST ont présenté une moissonneuse piézoélectrique portable très flexible mais robuste utilisant le processus de fabrication simple et facile de pressage à chaud et de coulée de ruban. Ce récupérateur d'énergie, qui a une force d'adhérence interfaciale record, nous rapprochera un peu plus de la capacité de fabriquer de l'électronique portable embarquée. Une équipe de recherche dirigée par le professeur Seungbum Hong a déclaré que la nouveauté de ce résultat réside dans sa simplicité, applicabilité, durabilité, et sa nouvelle caractérisation des appareils électroniques portables.
Les appareils portables sont de plus en plus utilisés dans un large éventail d'applications allant de la petite électronique aux appareils embarqués tels que les capteurs, actionneurs, affiche, et les récupérateurs d'énergie.
Malgré leurs nombreux avantages, les coûts élevés et les processus de fabrication complexes sont restés des défis pour atteindre la commercialisation. En outre, leur durabilité a été fréquemment remise en question. Pour résoudre ces problèmes, L'équipe du professeur Hong a développé un nouveau processus de fabrication et une nouvelle technologie d'analyse pour tester les propriétés mécaniques de dispositifs portables abordables.
Pour ce processus, l'équipe de recherche a utilisé une procédure de pressage à chaud et de coulée de ruban pour relier les structures de tissu en polyester et un film polymère. Le pressage à chaud a généralement été utilisé lors de la fabrication de batteries et de piles à combustible en raison de sa forte adhérence. Par dessus tout, le processus ne prend que deux à trois minutes.
Le processus de fabrication nouvellement développé permettra l'application directe d'un dispositif dans des vêtements généraux à l'aide d'un pressage à chaud, tout comme des patchs graphiques peuvent être attachés aux vêtements à l'aide d'une presse à chaud.
Mesure d'une force d'adhésion interfaciale à l'aide de SAICAS. Crédit :KAIST
En particulier, lorsque le film polymère est pressé à chaud sur un tissu en dessous de sa température de cristallisation, il se transforme en un état amorphe. Dans cet état, il s'attache de manière compacte à la surface concave du tissu et s'infiltre dans les espaces entre les trames transversales et les chaînes longitudinales. Ces caractéristiques se traduisent par une force d'adhérence interfaciale élevée. Pour cette raison, le pressage à chaud a le potentiel de réduire le coût de fabrication grâce à l'application directe de dispositifs portables à base de tissu aux vêtements courants.
En plus du test de durabilité conventionnel des cycles de pliage, le système d'analyse de coupe de surface et d'interface nouvellement introduit a prouvé la durabilité mécanique élevée du dispositif portable à base de tissu en mesurant la force d'adhérence interfaciale élevée entre le tissu et le film polymère. Le professeur Hong a déclaré que l'étude jette une nouvelle base pour le processus de fabrication et l'analyse des dispositifs portables utilisant des tissus et des polymères.
Il a ajouté que son équipe a d'abord utilisé le système d'analyse de coupe de surface et d'interface (SAICAS) dans le domaine de l'électronique portable pour tester les propriétés mécaniques des dispositifs portables à base de polymère. Leur système d'analyse de coupe surfacique et interfaciale est plus précis que les méthodes conventionnelles (test de pelage, test de bande, et test de micro-étirement) car il mesure qualitativement et quantitativement la force d'adhérence.
Le professeur Hong a expliqué, « Cette étude pourrait permettre la commercialisation de dispositifs portables hautement durables sur la base de l'analyse de leur force d'adhérence interfaciale. Notre étude jette une nouvelle base pour le processus de fabrication et l'analyse d'autres dispositifs utilisant des tissus et des polymères. Nous attendons avec impatience les dispositifs portables à base de tissu. l'électronique arrivera très bientôt sur le marché."
Les résultats de cette étude ont été déposés en tant que brevet national en Corée l'année dernière, et publié dans Nano énergie ce mois-ci. Cette étude a été menée en collaboration avec le professeur Yong Min Lee du Département des sciences et de l'ingénierie de l'énergie de la DGIST, Professeur Kwangsoo No au Département de science et génie des matériaux du KAIST, et le professeur Seunghwa Ryu du département de génie mécanique du KAIST.
