Lorsque la plupart des gens pensent aux appareils portables, ils pensent aux montres intelligentes, aux lunettes intelligentes, aux trackers de fitness et même aux vêtements intelligents. Ces appareils, qui font partie d'un marché en pleine croissance, ont deux choses en commun :ils ont tous besoin d'une source d'alimentation externe et ils nécessitent tous des processus de fabrication rigoureux. Jusqu'ici.

Yanliang Zhang, professeur agrégé d'ingénierie aérospatiale et mécanique à l'Université de Notre Dame, et le doctorant Yipu Du ont créé une méthode d'impression hybride innovante, combinant l'impression par jet d'aérosol multi-matériaux et l'impression par extrusion, qui intègre à la fois des matériaux fonctionnels et structurels dans un plate-forme d'impression simplifiée unique. Leurs travaux ont récemment été publiés dans Nano Energy .

Zhang et Du, en collaboration avec une équipe de l'Université Purdue dirigée par le professeur Wenzhuo Wu, ont également développé un appareil portable piézoélectrique (auto-alimenté) entièrement imprimé.

À l'aide de leur nouveau procédé d'impression hybride, l'équipe a démontré des capteurs piézoélectriques extensibles, conformes à la peau humaine, avec des matériaux piézoélectriques à nanofils de tellure intégrés, des électrodes à nanofils d'argent et des films de silicone. Les appareils imprimés par l'équipe ont ensuite été attachés à un poignet humain, détectant avec précision les gestes de la main, et au cou d'un individu, détectant le rythme cardiaque de l'individu. Aucun des deux appareils n'a utilisé de source d'alimentation externe.

Les matériaux piézoélectriques sont parmi les matériaux les plus prometteurs dans la fabrication d'électronique portable et de capteurs, car ils génèrent leur propre charge électrique à partir d'une contrainte mécanique appliquée plutôt qu'à partir d'une source d'alimentation.

Pourtant, l'impression de dispositifs piézoélectriques est difficile car elle nécessite souvent des champs électriques élevés pour la polarisation et des températures de frittage élevées. Cela augmente le temps et le coût du processus d'impression et peut être préjudiciable aux matériaux environnants lors de l'intégration du capteur.

« Le plus grand avantage de notre nouvelle méthode d'impression hybride est la capacité d'intégrer une large gamme de matériaux fonctionnels et structurels sur une seule plate-forme », a déclaré Zhang.

"Cela rationalise les processus, réduisant le temps et l'énergie nécessaires pour fabriquer un appareil, tout en garantissant les performances des appareils imprimés."

Selon M. Zhang, les matériaux nanostructurés dotés de propriétés piézoélectriques, qui éliminent le besoin de polarisation ou de frittage, et les électrodes en nanofils d'argent hautement extensibles, qui sont importantes pour les appareils portables attachés aux corps en mouvement, sont essentiels à la conception.

"Nous sommes ravis de voir le large éventail d'opportunités qui s'ouvriront pour l'électronique imprimée et les appareils portables grâce à ce processus d'impression très polyvalent", a déclaré Zhang. + Explorer plus loin

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