Circuits polymères conducteurs d'impression laser de physiciens

Les polymères conducteurs sont des plastiques qui transportent du courant. Il s'agit d'une technologie émergente qui commence à avoir un impact significatif dans des domaines allant du photovoltaïque et des circuits imprimés aux batteries et aux capteurs biologiques.

Les avantages des conducteurs en plastique sont nombreux. Ils sont bon marché, flexibles et légers. Ils sont également simples à fabriquer et à façonner en circuits utiles. Du moins en théorie.

En pratique, la plupart des techniques de fabrication présentent des inconvénients subtils qui ne sont pas faciles à surmonter. Par exemple, ces techniques débutent généralement avec le polymère sous forme liquide. Il est ensuite pulvérisé, filé ou appliqué par jet d'encre sur un substrat.

Le problème avec les polymères liquides est qu'ils nécessitent un solvant et cela peut finir par dissoudre la couche en dessous, s'il s'agit d'un autre polymère par exemple.

Les solvants entraînent également d'autres problèmes tels que l'effet anneau de café dans lequel les polymères ont tendance à se concentrer au bord d'une gouttelette lorsqu'elle sèche.

Aujourd'hui, Maria Kandyla de l'Université technique nationale d'Athènes en Grèce et quelques amis montrent un moyen de contourner ce problème qui ne repose pas sur les polymères liquides. Au lieu de cela, ils utilisent l'ablation laser pour déposer un polymère solide directement sur un substrat, évitant ainsi complètement les solvants.

Ces gars-là commencent par créer une couche du polymère conducteur requis sur une feuille de verre ou de quartz. C'est ce qu'on appelle le substrat donneur et il est fabriqué de la manière normale, comme le revêtement par centrifugation avec du liquide et le séchage.

Ils placent ensuite un autre substrat - le substrat récepteur - à côté du substrat donneur, en regard de la couche de polymère conducteur. Cependant, les deux couches ne se touchent pas et restent séparées par un écart de quelques micromètres.

Dans la dernière étape, Kandyla et co tirent un laser à travers le substrat de verre qui est focalisé sur la couche de polymère. Cette courte explosion d'énergie crée une onde de choc qui propulse une petite quantité de polymère sur le substrat de réception.

En déplaçant le substrat donneur et le substrat récepteur, Kandyla et co utilisent ce processus pour déposer des motifs 2D de n'importe quelle forme.

Et parce que le polymère se transfère sous forme solide, ils évitent tous les problèmes liés aux solvants.

Kandyla et co ont testé leur procédé en imprimant des circuits photovoltaïques d'un polymère conducteur appelé P3HT:PCBM sur divers substrats.

Ils ont également imprimé des circuits de détection biologique à l'aide d'un polymère conducteur appelé polyaniline. C'est pratique car les solvants peuvent interférer avec les mesures biologiques et les ruiner.

Il y a plus de travail bien sûr. Une préoccupation est que l'ablation au laser peut altérer la composition chimique des polymères. Kandyla et co devront faire plus pour montrer que la technique produit des circuits de haute qualité d'une manière reproductible à faible coût.

Et ce n'est pas la première fois que des chercheurs utilisent l'impression laser pour fabriquer des circuits conducteurs à partir de matériaux organiques. Des LED, par exemple, ont déjà été réalisées de cette manière.

Mais les nouveaux travaux étendent la gamme des appareils qui pourraient bénéficier de la technique. Attendez-vous à en savoir plus à ce sujet.

Réf : arxiv.org/abs/1211.3158 : Transfert vers l'avant induit par laser de polymères conducteurs

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