Fabrication accélérée de capteurs portables extensibles à l'UC Berkeley

Collège d'ingénierie de l'UC Berkeley, Californie

Un réseau de supercondensateurs réalisé à l'aide d'une nouvelle technique de fabrication plus rapide et moins coûteuse que la photolithographie. (Image :Peisheng He/UC Berkeley)

Les ingénieurs de l'UC Berkeley ont développé une nouvelle technique de fabrication de capteurs portables qui permet aux chercheurs médicaux de prototyper et de tester de nouvelles conceptions beaucoup plus rapidement et à un coût bien inférieur à celui des méthodes existantes.

La nouvelle technique remplace la photolithographie – un processus en plusieurs étapes utilisé pour fabriquer des puces informatiques dans les salles blanches – par un découpeur de vinyle à 200 $. Cette nouvelle approche réduit de près de 90 % le temps nécessaire à la fabrication de petits lots de capteurs, tout en réduisant les coûts de près de 75 %, a déclaré Renxiao Xu, qui a développé la technique tout en poursuivant son doctorat. en génie mécanique à Berkeley.

Les capteurs portables sont souvent utilisés par les chercheurs pour recueillir des données médicales sur les patients sur des périodes prolongées. Ils vont des bandages adhésifs sur la peau aux implants extensibles sur les organes, et exploitent des capteurs sophistiqués pour surveiller la santé ou diagnostiquer des maladies.

Un « maillage intelligent » extensible fabriqué à partir du processus de fabrication par découpe à deux modes. Ce dispositif pourrait être appliqué à l’extraction et à la détection de la sueur montée sur la peau. (Image :Peisheng He/UC Berkeley)

Ces appareils sont constitués de fils plats, appelés interconnexions, ainsi que de capteurs, de sources d'alimentation et d'antennes pour communiquer des données aux applications de smartphone ou à d'autres récepteurs. Pour conserver leur pleine fonctionnalité, ils doivent s'étirer, se plier et se tordre avec la peau et les organes sur lesquels ils sont montés, sans générer de tensions qui pourraient compromettre leurs circuits.

Pour obtenir une flexibilité à faible contrainte, les ingénieurs utilisent une structure « pont-îlot ». Les îles abritent des composants électroniques rigides et des capteurs, tels que des résistances commerciales, des condensateurs et des composants synthétisés en laboratoire comme les nanotubes de carbone. Les ponts relient les îles entre elles. Leurs formes en spirale et en zigzag s'étirent comme des ressorts pour s'adapter aux grandes déformations.

Dans le passé, les chercheurs ont construit ces systèmes de ponts insulaires en utilisant la photolithographie, un processus en plusieurs étapes qui utilise la lumière pour créer des motifs sur des tranches semi-conductrices. Fabriquer des capteurs portables de cette manière nécessite une salle blanche et un équipement sophistiqué.

La nouvelle technique est plus simple, plus rapide et plus économique, en particulier lorsqu'il s'agit de réaliser une ou deux douzaines d'échantillons dont les chercheurs en médecine ont généralement besoin pour les tests.

Une description de la technique a été publiée dans ACS Nano. Xu, qui travaille maintenant chez Apple, et Liwei Lin, professeur de génie mécanique et codirecteur du Berkeley Sensor and Actuator Center, étaient les principaux chercheurs.

Pour plus d'informations, contactez Sarah Yang à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le visualiser.; 510-643-6803.