Révolutionner la technologie portable : l'électronique imprimée sur place pour tatouages biosenseurs personnalisés

L'École d'ingénierie Pratt de l'Université Duke, à Durham en Caroline du Nord, a mis au point une technique d'impression entièrement réalisée sur place pour l'électronique. Cette avancée pourrait permettre des technologies telles que des tatouages électroniques à haute adhérence et des bandages intégrant des biosenseurs spécifiques à chaque patient.

Une impression directe sur la peau

Deux pistes électroniques actives ont été imprimées directement sous le petit doigt, allumant une LED lorsqu'une tension est appliquée. Contrairement aux tatouages électroniques conventionnels — des patchs fins et flexibles en caoutchouc contenant des composants électriques souples — cette nouvelle méthode permet une modification directe de n'importe quelle surface en y ajoutant des circuits personnalisés.

Une encre conductrice innovante

Les chercheurs ont développé une encre novatrice à base de nanofils d'argent, imprimable sur tout substrat à basse température grâce à un imprimante à aérosol. Elle forme un film mince qui conserve sa conductivité sans traitement ultérieur. L'encre sèche en moins de deux minutes et maintient ses performances électriques élevées même après avoir supporté une contrainte de flexion de 50 % plus de 1 000 fois.

Démonstration fonctionnelle

Lors d'une démonstration, deux pistes actives ont été imprimées sous le petit doigt. Vers l'extrémité du doigt, elles sont connectées à une petite LED. L'application d'une tension aux bornes des pistes allume la LED, qui reste allumée même lorsque le doigt se plie et bouge.

Transistors imprimés sur place

L'encre conductrice peut être combinée avec deux autres composants imprimables pour créer des transistors fonctionnels. L'imprimante dépose d'abord une bande semiconductrice de nanotubes de carbone. Après séchage, sans retirer le substrat, deux pistes en nanofils d'argent sont imprimées de chaque côté. Une couche diélectrique non conductrice de nitrure de bore hexagonal (matériau bidimensionnel) est ensuite imprimée sur la bande semiconductrice, suivie d'une électrode de grille finale en nanofils d'argent.

Avantages du procédé

Avec les technologies actuelles, au moins une de ces étapes nécessiterait de retirer le substrat pour des traitements supplémentaires : bain chimique, durcissement, ou cuisson prolongée. La technique d'impression sur place ne requiert aucune de ces étapes et s'effectue à la température de traitement globale la plus basse jamais rapportée, chaque couche devant simplement sécher complètement pour éviter le mélange des matériaux.

Applications potentielles

Cette méthode d'impression ne remplace pas la fabrication à grande échelle d'électronique portable, mais elle présente un intérêt majeur pour le prototypage rapide ou pour des bandages intégrant des biosenseurs.

Pour plus d'informations, contacter Ken Kingery à l'adresse protégée ; 919-660-8414.