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7 Fév, 2023

Un matériau à base de métal liquide forme un joint étanche à l’air pour l’électronique flexible

Un matériau à base de métal liquide forme un joint étanche à l’air pour l’électronique flexible

Des scientifiques ont mis au point un nouveau matériau, contenant du métal liquide, qui est à la fois souple et imperméable aux liquides et aux gaz

Une équipe de chercheurs a mis au point un nouveau matériau qui est non seulement élastique, mais aussi imperméable aux gaz et aux liquides – ce qui n’est généralement pas le cas de ce type de matériau. Ce matériau pourrait être utile pour la fabrication de batteries flexibles ou d’appareils électroniques portables.

La conception de matériaux nécessite souvent de faire des compromis entre certaines propriétés. Si vous voulez un matériau qui empêche les gaz et les liquides d’entrer, il vous faut un matériau dur et rigide. Si, au contraire, vous avez besoin d’un matériau un peu souple, vous devrez vous contenter d’un peu de gaz ou de liquide qui s’infiltre.

Mais dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’université d’État de Caroline du Nord (NCSU) aux Etats-Unis ont mis au point un nouveau matériau capable de faire les deux. La clé est un étrange alliage connu sous le nom de gallium et indium eutectiques (EGaIn), composé de ces deux métaux souples sous une forme liquide à température ambiante. L’EGaIn s’est révélé être un matériau polyvalent : ces dernières années, il a été utilisé comme catalyseur pour le captage du carbone, dans des implants dissolvables et dans des dispositifs électroniques extensibles et tordables.

Pour fabriquer leur nouveau matériau, l’équipe a enfermé une fine couche d’EGaIn dans un polymère élastique. À l’intérieur du polymère se trouve une série de minuscules billes de verre, qui empêchent l’EGaIn de s’accumuler en un seul endroit. Le nouveau matériau est donc un polymère extensible et flexible doté d’un centre métallique liquide qui empêche efficacement le passage des gaz et des liquides.

Pour tester l’efficacité du matériau, l’équipe a mesuré si le métal liquide pouvait s’évaporer au fil du temps et si l’oxygène pouvait s’échapper d’un récipient scellé fabriqué avec le polymère. Dans les deux cas, aucune perte de liquide ou de gaz n’a été détectée, ce qui indique qu’il s’agit d’une barrière efficace.

Dans des expériences plus détaillées, les chercheurs ont testé l’efficacité du polymère en tant que joint hermétique dans des dispositifs électroniques extensibles, notamment une batterie et un système de transfert de chaleur. Là encore, le polymère a permis aux deux dispositifs de bien remplir leur rôle, en maintenant la capacité de la batterie élevée sur 500 cycles et en augmentant la conductivité thermique du système de transfert de chaleur.

Enfin, l’équipe a ajouté une fenêtre de transmission de signaux au polymère et a démontré qu’il pouvait également être utilisé pour permettre le passage de communications sans fil. Au total, ces expériences montrent que le matériau flexible et non perméable pourrait avoir toute une série d’applications.

L’un des inconvénients possibles est que l’EGaIn est relativement cher. Mais l’équipe affirme qu’il devrait être possible d’optimiser le matériau pour en réduire le coût, puisque celui-ci n’était pas au centre de cette étude. L’une des méthodes suggérées consiste à utiliser un film plus fin d’EGaIn.

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade7341

https://news.ncsu.edu/2023/02/elastic-material-impervious/