Des chercheurs ont réussi à intégrer des circuits électroniques lavables, extensibles et respirants dans du tissu, ce qui ouvre de nouvelles perspectives pour les textiles intelligents et l’électronique portable.
Les circuits ont été réalisés avec des encres bon marché, sûres et respectueuses de l’environnement, et imprimés à l’aide de techniques d’impression à jet d’encre conventionnelles.
Les chercheurs de l’université de Cambridge, en collaboration avec des collègues italiens et chinois, ont démontré comment le graphène – une forme bidimensionnelle du carbone – peut être directement imprimé sur du tissu pour produire des circuits électroniques intégrés confortables à porter et capables de survivre à 20 cycles dans une machine à laver classique.
Les nouveaux dispositifs électroniques textiles sont basés sur l’impression à jet d’encre à faible coût, durable et évolutive d’encres à base de graphène et d’autres matériaux bidimensionnels, et sont produits à l’aide de techniques de traitement standard. Les résultats sont publiés dans la revue Nature Communications.
Sur la base de travaux antérieurs sur la formulation d’encres au graphène pour l’électronique imprimée, l’équipe a conçu des encres à faible point d’ébullition, qui ont été directement imprimées sur du tissu de polyester. En outre, ils ont constaté que la modification de la rugosité du tissu améliorait les performances des dispositifs imprimés.
La polyvalence de ce procédé a permis aux chercheurs de concevoir non seulement des transistors individuels, mais aussi des circuits électroniques intégrés entièrement imprimés, combinant des composants actifs et passifs.
La plupart des dispositifs électroniques portables actuellement disponibles reposent sur des composants électroniques rigides montés sur du plastique, du caoutchouc ou des textiles. Ceux-ci offrent une compatibilité limitée avec la peau dans de nombreuses circonstances, sont endommagés lorsqu’ils sont lavés et sont inconfortables à porter parce qu’ils ne sont pas respirants.
« Les autres encres pour l’électronique imprimée nécessitent normalement des solvants toxiques et ne peuvent pas être portées, alors que nos encres sont à la fois bon marché, sûres et respectueuses de l’environnement, et peuvent être combinées pour créer des circuits électroniques en imprimant simplement différents matériaux bidimensionnels sur le tissu », a déclaré le Dr Felice Torrisi du Centre du graphène de Cambridge, auteur principal de l’article.
« L’impression numérique sur textile existe depuis des décennies pour imprimer de simples colorants sur les textiles, mais notre résultat démontre pour la première fois qu’une telle technologie peut également être utilisée pour imprimer des circuits électroniques intégrés entiers sur les textiles », a déclaré le professeur Roman Sordan du Politecnico di Milano, coauteur de l’étude.
« Bien que nous ayons démontré des circuits intégrés très simples, notre processus est évolutif et il n’y a pas d’obstacles fondamentaux au développement technologique des dispositifs électroniques portables, tant en termes de complexité que de performance.
« Les composants imprimés sont souples, lavables et peu gourmands en énergie, ce qui est essentiel pour les applications de l’électronique portable », explique Tian Carey, doctorant et premier auteur de l’article.
Ces travaux ouvrent un certain nombre de perspectives commerciales pour les encres matérielles bidimensionnelles, allant de la santé personnelle et de la technologie du bien-être à la collecte et au stockage d’énergie portable, en passant par les vêtements militaires, l’informatique portable et la mode.
« Transformer les fibres textiles en composants électroniques fonctionnels peut ouvrir la voie à un ensemble d’applications entièrement nouvelles, allant des soins de santé et du bien-être à l’internet des objets », a déclaré M. Torrisi. « Grâce aux nanotechnologies, nos vêtements pourraient à l’avenir intégrer ces composants électroniques textiles, tels que des écrans ou des capteurs, et devenir interactifs. »
L’utilisation d’encres à base de graphène et d’autres matériaux 2D apparentés (GRM) pour créer des composants et des dispositifs électroniques intégrés dans des tissus et des textiles innovants est au cœur des nouvelles avancées techniques de l’industrie des textiles intelligents.
Les équipes du Cambridge Graphene Centre et du Politecnico di Milano participent également au Graphene Flagship, un projet paneuropéen financé par la Commission européenne et destiné à amener les technologies du graphène et du GRM à des applications commerciales.
La recherche a été soutenue par des subventions du Graphene Flagship, de la Synergy Grant du Conseil européen de la recherche, du Engineering and Physical Science Research Council, du Newton Trust, de l’International Research Fellowship de la National Natural Science Foundation of China et du ministère chinois de la science et de la technologie. La technologie est commercialisée par Cambridge Enterprise, la branche commerciale de l’université.
Source de l’histoire : Matériel fourni par Université de Cambridge. L’article original est placé sous une licence Creative Commons .