Imprimer du cuivre sur du tissu pour améliorer l’électronique portable

Récemment, des chercheurs du département d’ingénierie électrique de l’Université de Floride du Sud (USF) ont reçu un brevet et une subvention officielle de 369 574 dollars de la National Science Foundation (NSF). Cette somme sera utilisée pour le développement d’une méthode permettant d’imprimer en 3D du cuivre directement sur du tissu. Le nouveau procédé électrochimique marque une nouvelle étape dans l’avancement de l’électronique portable.

À notre époque, les gadgets électroniques ont atteint un niveau de développement que personne n’aurait pu imaginer il y a quelques décennies. L’époque des appareils encombrants qui ne servaient qu’à un seul usage est révolue. Aujourd’hui, nous disposons de montres connectés, d’écouteurs multifonctions et même de lunettes informatiques portables, et la possibilité de porter des vêtements intégrant des appareils électronique ne parait pas si lointaine. Dans le but de faire progresser ces technologies, Arash Takshi, professeur associé au département de génie électrique, et Sylvia Thomas, professeur et vice-présidente par intérim du département de la recherche et de l’innovation de l’USF, ont mis au point une nouvelle méthode appelée galvanoplastie assistée par évolution d’hydrogène (HEA), qui permet d’imprimer du cuivre directement sur les tissus, ouvrant ainsi la voie à de nombreuses innovations technologiques.

Le professeur Arash Takshi (crédits photo : USF)

De l’électronique portable grâce à l’impression 3D de cuivre

Le nouveau procédé est divisé en deux étapes. Tout d’abord, la technologie d’impression laser est utilisée pour appliquer un modèle conducteur sur le tissu. Au cours de ce processus, le tissu est carbonisé, ce qui améliore sa stabilité et le rend plus durable. Dans l’étape suivante, le cuivre électrolytique est utilisé pour produire un motif de cuivre continu qui forme la disposition du circuit du composant électronique sur le tissu. La buse spécialement conçue, qui est montée sur un dispositif d’impression 3D, permet une galvanisation localisée et de faire croître le cuivre dans les jonctions entre les bornes des composants électroniques et le circuit imprimé, et de les souder à température ambiante. La principale différence entre la méthode nouvellement introduite et la façon dont elle a été réalisée dans le passé est que la tension appliquée pendant le processus a été augmentée, ce qui entraîne finalement l’électrolyse de l’eau en même temps que la croissance du cuivre, rendant le processus plus rapide et améliorant la stabilité mécanique de la structure imprimée.

Le professeur Arash Takshi explique : « La technologie actuelle de l’électronique portable consiste principalement à imprimer des encres conductrices composées de nanoparticules de métaux et/ou de carbone. Le procédé repose sur les connexions physiques des nanoparticules après le séchage du motif. Cependant, la résistance électrique élevée d’un chemin conducteur constitué de nanoparticules conductrices limite les applications à des conceptions simples d’électronique portable. Celles-ci ne sont pas adaptées aux mesures sensibles et aux applications à fort courant électrique. » Grâce à cette méthode de fabrication additive en deux étapes, il serait possible de créer des technologies portables plus durables sans endommager les tissus comme c’est souvent le cas lorsqu’on utilise des méthodes comme la soudure.

Grâce au brevet récemment obtenu et au soutien financier de la NSF, cette nouvelle méthode prometteuse pourrait être davantage développée et être utilisée dans des projets futurs dans différents secteurs tels que la santé, l’armée ou même l’aérospatiale. Par exemple, les soldats pourraient porter de nouvelles combinaisons intelligentes qui les aideraient au combat, ou les astronautes pourraient avoir des combinaisons qui leur seraient utiles lors de missions spatiales. Cette technologie pourrait même être employée pour surveiller l’état de santé des patients. Vous pouvez en savoir plus en lisant le communiqué de presse ICI.

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*Crédits photo de couverture : USF