RFID nanotubes : de meilleurs codes-barres ?

Les étiquettes d'identification par radiofréquence (RFID) ont simplifié le paiement des péages et des transports en commun. Mais les étiquettes, qui sont en silicone, sont encore trop chères pour remplacer les codes-barres omniprésents afin d'accélérer de la même manière les lignes de caisse des épiceries en scannant à distance un produit alors qu'il est encore dans le panier.

Retrousser: Les étiquettes RFID en plastique imprimées avec un processus roll-to-roll pourraient remplacer les codes-barres si les développeurs peuvent réduire le prix à un centime ou moins.

Les étiquettes RFID en plastique bon marché pourraient bientôt changer cela. Des chercheurs de Sunchon, en Corée du Sud, ont imprimé des circuits RFID sur des films plastiques en utilisant une combinaison de méthodes industrielles : impression rouleau à rouleau, impression jet d'encre et estampage en caoutchouc de silicone. Ils utilisent des encres contenant divers matériaux – de l'argent, des nanotubes de carbone et un hybride nanoparticule-polymère – pour déposer les composants du circuit, tels que les condensateurs et les transistors, couche par couche.

Gyoujin Cho, professeur de génie électronique imprimé à Université nationale de Sunchon , qui a dirigé les travaux, estime que les étiquettes coûtent trois cents pièce. Pour remplacer les codes-barres, les étiquettes RFID devront coûter un centime ou moins. Mais Cho dit que cela devrait être réalisable si toutes les couches d'une étiquette peuvent être déposées avec un processus roll-to-roll. Une version du prototype actuel capable de contenir des quantités utiles de données devrait être commercialisée plus tard cette année, dit-il.

Les nouvelles étiquettes RFID seront le premier produit à utiliser des transistors imprimés à base de nanotubes de carbone. Les chercheurs développent des encres à nanotubes depuis une décennie, mais le seul produit électronique à nanotubes sur le marché à ce jour est un film pour électrodes d'affichage. Rick Jansen chez le fabricant d'encres à nanotubes de carbone Nanotechnologies du Sud-Ouest affirme que des encres à nanotubes de bonne qualité, uniformes et suffisamment visqueuses pour être imprimées, ont été coûteuses à produire.

La fabrication de transistors à l'aide d'encre à nanotubes est également difficile car les mélanges sont généralement aux deux tiers semi-conducteurs et un tiers métalliques, et le composant métallique rend le mélange globalement conducteur. Cho et des chercheurs de Paru Corporation à Sunchon ont breveté un procédé simple pour fabriquer des encres à nanotubes semi-conductrices. Ils enduisent les tubes métalliques dans la solution d'un polymère. Vous les secouez avec certains polymères et les enveloppez et vous les laissez simplement dedans, explique le professeur de chimie de l'Université Rice. James Tour , qui a également été impliqué dans le nouveau travail.

Les transistors résultants sont volumineux et ne fonctionnent pas à égalité avec les dispositifs au silicium. Mais, dit Tour, les étiquettes RFID sont une application parfaite pour eux car vous n'avez besoin que d'une poignée de bits.

Faire des réseaux de transistors qui contrôlent les pixels dans un écran flexible avec de l'encre à nanotubes serait plus difficile. Avec des écrans, vous avez besoin de meilleurs transistors, dit-il. Nous pouvons imprimer de petits transistors avec des encres à nanotubes de carbone, mais en imprimer un grand nombre avec un bon alignement est difficile. Néanmoins, dit Cho, l'équipe coréenne travaille à la fabrication de circuits de contrôle d'affichage avec leurs transistors à nanotubes.

Les étiquettes RFID passives, qui sont utilisées pour suivre les objets, sont constituées de deux parties principales : un circuit intégré en silicium et une antenne généralement constituée de cuivre massif ou d'encre argent imprimable. La bobine d'antenne capte le courant alternatif du signal radiofréquence du lecteur et le courant alternatif est converti en courant continu au niveau d'un circuit redresseur. Un autre circuit utilise cette puissance pour générer les signaux qui sont retransmis au lecteur, véhiculant les informations stockées sur l'étiquette.

Cho et ses collègues commencent par utiliser un processus rouleau à rouleau pour déposer les bobines d'antenne, une couche d'électrode inférieure d'encre d'argent et une couche isolante ultérieure, une encre hybride nanoparticule-polymère de titanate de baryum. Ensuite, ils ont déposé des couches d'encres à nanotubes de carbone à l'aide d'une imprimante à jet d'encre pour fabriquer les transistors du circuit. Enfin, ils utilisent un tampon en caoutchouc de silicone pour imprimer les condensateurs et les diodes nécessaires à la fabrication du circuit redresseur de l'étiquette RFID. Ils utilisent une encre de nanofils d'oxyde de zinc dopé au cobalt pour fabriquer la couche semi-conductrice de la diode et de la pâte d'aluminium pour les électrodes supérieures. Les chercheurs décrivent leur processus dans le numéro de mars de la revue Transactions IEEE sur les appareils électroniques .

L'étiquette finie fait trois fois la taille d'un code-barres standard et ne stocke qu'un seul bit d'information, un 1 ou un 0, de sorte qu'elle ne peut donner qu'un oui ou un non au lecteur. Cho dit qu'une étiquette 64 bits devrait être disponible sur le marché l'année prochaine. L'objectif final est une balise 96 bits pour remplacer les codes-barres.

Le véritable impact serait s'ils peuvent rivaliser sur les prix, dit Pulickel Ajayan , un professeur de génie mécanique et de science des matériaux à Rice qui n'a pas été impliqué dans le travail. C'est l'une des raisons pour lesquelles les nanotubes pourraient entrer en jeu. C’est un processus roll-to-roll, ce qui permet d’entrer sur le marché.

L'amélioration de la résolution et de la précision de l'imprimante roll-to-roll devrait donner des étiquettes plus petites qui contiennent plus d'informations, dit Cho. Mais ils doivent également améliorer le circuit afin qu'il émette des signaux de puissance plus élevée. Le lecteur ne fonctionne actuellement que jusqu'à 10 centimètres de distance, ce qui n'est pas encore suffisant pour fonctionner à une ligne de caisse.

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