Accueillir les encres composites dans le pli

Accueillir les encres composites dans le pli

Une encre composite composée de particules de céramique dispersées dans un polymère pourrait rendre l’électronique pliable plus facile et moins chère à fabriquer à l’échelle industrielle. Crédit : KAUST ; Hassan Tahini

Une approche de sérigraphie pour créer des circuits pliables pourrait rendre de nombreux dispositifs fonctionnels plus faciles et moins chers à produire en masse.

Une méthode combinant des encres composites sérigraphiques et métalliques pourrait rendre la fabrication d’électronique pliable plus facile et moins coûteuse à l’échelle industrielle. Ces dispositifs, développés à KAUST, peuvent être montés sur divers supports, y compris des surfaces non planes, et pourraient permettre de nombreuses applications Internet des objets.

Les technologies de nouvelle génération telles que les radars automobiles pour les voitures autonomes, les bâtiments intelligents et les capteurs portables dépendront davantage de la bande d’ondes millimétriques haute fréquence, y compris la 5G. À ce jour, les approches de fabrication à grande échelle pour fabriquer des composants électroniques pliables se sont concentrées sur le développement d’encres métalliques et l’impression de motifs conducteurs et ont négligé les substrats diélectriques.

Il existe une série d’obstacles à l’utilisation de substrats tels que le papier et certains films polymères dans l’électronique pliable. Ces substrats impliquent des procédés de fabrication trop contraignants et complexes pour une production de masse et ne permettent pas de réaliser des dispositifs souples multicouches ou ultrafins. Ils ont également une perte diélectrique qui dépasse les exigences des dispositifs à ondes millimétriques.

Atif Shamim et ses collaborateurs ont maintenant conçu une encre composite composée de particules de céramique dispersées dans le polymère acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS). Ils ont utilisé cette nouvelle encre pour générer des substrats diélectriques de grande surface extrêmement flexibles avec des dimensions latérales, une épaisseur et une permittivité réglables. Ils ont sérigraphié l’encre sur du verre et, après séchage, ont simplement décollé les substrats du support. Les substrats présentaient une épaisseur minimale de quelques microns qui pouvait être augmentée par passes d’impression successives. Ils présentaient également une faible perte diélectrique à 28 gigahertz, ce qui convient aux antennes 5G.

Les chercheurs ont sérigraphié une encre à base de nanofils d’argent sur les substrats diélectriques pour créer des motifs conducteurs. Les films à motifs maintenaient des performances électriques élevées et stables lorsqu’ils étaient enroulés ou pliés en deux, en raison du liant polymère présent dans l’encre. De plus, ils ont conservé leurs performances lorsqu’ils ont été intégrés dans un circuit à quatre couches constitué d’une alternance de couches à motifs métalliques et diélectriques. Cela suggère que les encres sérigraphiques peuvent être utilisées dans des structures multicouches, telles que des cartes de circuits imprimés multicouches et des radars automobiles.

Pour la preuve de concept, les chercheurs ont sérigraphié une antenne quasi-Yagi flexible sur un substrat diélectrique pour montrer que l’appareil fonctionnait bien dans la bande des ondes millimétriques lorsqu’il était plié ou plié. « Notre approche sera bénéfique pour les nouvelles antennes 5G et accélérera la mise en œuvre de la 5G », déclare le postdoc Weiwei Li.

L’équipe explore maintenant les applications potentielles de leur approche à d’autres appareils électroniques. Li indique que les deux encres sont compatibles avec le traitement rouleau à rouleau, ce qui peut aider à répondre à la forte demande de capteurs portables à faible coût. « Nous nous attendons à ce que les coûts de fabrication soient extrêmement bas, dans la mesure où les appareils deviendront jetables », a déclaré Shamim.


Impression d’électronique portable flexible pour les applications d’appareils intelligents


Plus d’information:
Weiwei Li et al, Electronique pliable entièrement sérigraphiée à base de nanofils polymères pour les applications à ondes mm, Technologies avancées des matériaux (2021). DOI : 10.1002 / admt.202100525

Fourni par l’Université des sciences et technologies du roi Abdallah

Citation: Accueillir les encres composites dans le giron (2021, 13 octobre) récupéré le 13 octobre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-10-composite-inks.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. En dehors de toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans l’autorisation écrite. Le contenu est fourni seulement pour information.