La nouvelle technologie d’impression de graphène peut produire des circuits électroniques à faible coût, flexibles, hautement conducteurs et hydrofuges. La nanotechnologie «prêterait énormément de valeur à de l’électronique autonettoyante portable/lavable qui résiste aux taches, ou à la formation de glace et de biofilm», selon un article récent décrivant la découverte.

« Nous prenons du graphène imprimé par jet d’encre à faible coût et nous l’ajustons avec un laser pour fabriquer des matériaux fonctionnels », explique Jonathan Claussen, professeur adjoint de génie mécanique à l’Université d’État de l’Iowa, associé au Laboratoire Ames du Département américain de l’énergie. L’auteur de l’article a récemment figuré sur la couverture de la revue Nanoscale.

L’article décrit comment Jonathan Claussen et les nano-ingénieurs dans son groupe de recherche utilisent la technologie d’impression à jet d’encre pour créer des circuits électriques sur des matériaux flexibles. Dans ce cas, l’encre est constituée de flocons de graphène – le matériau miracle peut être un excellent conducteur d’électricité et de chaleur, en plus d’être solide, stable et biocompatible.

Les flocons imprimés, cependant, ne sont pas très conducteurs et doivent être traités pour retirer les liants non conducteurs et souder les flocons ensemble, augmentant la conductivité et les rendant utiles pour l’électronique ou les capteurs.

Ce processus de post-impression implique généralement de la chaleur ou des produits chimiques. Mais Jonathan Claussen et son groupe de recherche ont mis au point un procédé laser à impulsions rapides qui traite le graphène sans endommager la surface d’impression, même s’il s’agit de papier.

Et maintenant, ils ont trouvé une autre application de leur technologie de traitement laser: prendre des circuits à graphène imprimé qui peuvent contenir des gouttelettes d’eau (ils sont hydrophiles) et les transformer en circuits qui repoussent l’eau (ils sont superhydrophobes).

« Nous micro-structurons la surface du graphène imprimé à jet d’encre », a déclaré Jonathan Claussen. « Le laser aligne les flocons de graphène verticalement – comme de petites pyramides qui s’empilent et c’est ce qui induit l’hydrophobicité. »

Jonathan Claussen a déclaré que la densité d’énergie du traitement laser peut être ajustée pour ajuster le degré d’hydrophobicité et de conductivité des circuits de graphène imprimés.

Et cela ouvre toutes sortes de possibilités pour de nouveaux appareils électroniques et capteurs, selon le journal.

«L’une des idées que nous aimerions développer est les matériaux anti-encrassement biologique», a déclaré Loreen Stromberg, co-auteure de l’article et chercheuse postdoctorale en génie mécanique de l’Iowa State et pour le Virtual Reality Applications Center. « Cela pourrait éliminer l’accumulation de matériaux biologiques sur la surface qui inhiberait la performance optimale des dispositifs tels que les capteurs chimiques ou biologiques. »

La technologie pourrait également avoir des applications dans l’électronique flexible, les capteurs lavables dans les textiles, les technologies microfluidiques, la réduction de traînée, le dégivrage, les capteurs électrochimiques et la technologie utilisant des structures de graphène et la simulation électrique pour produire des cellules souches.

Les chercheurs ont écrit que d’autres études devraient être faites pour mieux comprendre comment les nanosurfaces et les microsurfaces du graphène imprimé créent les capacités hydrofuges.

Les études actuelles ont été soutenues par des subventions de la National Science Foundation, de l’Institut national américain de l’alimentation et de l’agriculture, du Roy J. Carver Charitable Trust et du College of Engineering de l’Iowa State.

La Fondation de recherche de l’Université d’État de l’Iowa travaille à breveter la technologie et l’a octroyée à une start-up basée à Ames, NanoSpy Inc., pour une éventuelle commercialisation. NanoSpy, situé dans le parc de recherche de l’Université d’État de l’Iowa, développe des capteurs pour détecter les salmonelles et d’autres pathogènes dans les usines de transformation des aliments.

La technologie d’impression, de traitement et de réglage du graphène s’avère très utile, a déclaré Loreen Stromberg. Après tout, « l’électronique est en train d’être incorporée dans tout ».

https://www.news.iastate.edu/news/2018/01/23/washableelectronics