Interfaces hybrides 3D fiables utilisant une soudure hLM ultra-extensible. Crédit : Zhuang et al.
Ces dernières années, des équipes de recherche du monde entier ont tenté de développer de nouveaux dispositifs électroniques souples et flexibles. Ces appareils pourraient avoir diverses applications potentielles, par exemple aider les médecins à surveiller l’état de santé de leurs patients ou soutenir la rééducation et les sports de haut niveau.
Pour être portés quotidiennement en toute sécurité et confortablement par les utilisateurs, ces dispositifs doivent être perméables (c’est-à-dire fabriqués à partir de matériaux respirants qui laissent passer les liquides et les gaz). Ils doivent également être biocompatibles (c’est-à-dire qu’ils peuvent être portés en toute sécurité sur le corps humain pendant de longues périodes) et résistants à la traction, ce qui signifie qu’ils ne se cassent pas facilement lorsqu’ils sont étirés ou tirés dans une direction spécifique.
Des chercheurs de l’Université polytechnique de Hong Kong et d’autres instituts en Chine ont récemment développé une nouvelle peau électronique intrinsèquement perméable, intégrée en 3D et flexible. Cette peau électronique, présentée dans un article publié dans Électronique naturelleest basé sur des composants électroniques inorganiques à haute densité placés sur des substrats fibreux organiques extensibles.
« La plupart des systèmes électroniques extensibles ont une faible densité d’intégration et sont câblés avec des circuits imprimés externes, ce qui limite la fonctionnalité, détériore l’expérience utilisateur et entrave l’utilisabilité à long terme », ont écrit Qiuna Zhuang, Kuanming Yao et leurs collègues dans leur article. « Nous décrivons une peau électronique intégrée tridimensionnelle intrinsèquement perméable. »
Au lieu d’utiliser des circuits imprimés imperméables et rigides, Zhuang, Yao et leurs collègues ont utilisé un circuit imprimé multicouches ressemblant à de la peau, basé sur des matériaux extensibles et perméables. Ce circuit imprimé à micro-motifs est composé de métal liquide et de tapis de fibres.
« Le système combine des composants électroniques inorganiques à haute densité avec des substrats fibreux organiques extensibles utilisant des circuits métalliques liquides multicouches à motifs tridimensionnels et une soudure métallique liquide hybride extensible », ont écrit les chercheurs. « La peau électronique présente une grande douceur, une grande durabilité, une perméabilité à l’air et à l’humidité semblable à celle d’un tissu et une biocompatibilité suffisante pour une fixation sur la peau pendant une semaine. »
Le nouveau matériau extensible développé par les chercheurs s’est avéré très résistant à la tension, conservant ses propriétés électriques jusqu’à une tension impressionnante de 1 500 %. De plus, la peau électronique peut laisser passer à la fois l’air et l’humidité, évitant ainsi les éruptions cutanées et les inflammations cutanées après avoir été portée pendant de longues périodes.
En comparant le matériau qu’ils ont proposé avec une peau électronique extensible développée précédemment à partir du matériau polydiméthylsiloxane (PDMS), l’équipe a constaté qu’elle était nettement plus fine et moins rigide. Pour démontrer davantage ses performances, les chercheurs ont utilisé leur peau électronique pour développer des dispositifs bioélectroniques capables d’enregistrer et de transmettre sans fil des signaux physiologiques à un autre appareil.
« Nous utilisons la plateforme pour créer des systèmes bioélectroniques sans fil, alimentés par batterie et sans batterie, attachés à la peau, qui offrent des fonctions complexes au niveau du système, notamment la détection stable des biosignaux, le traitement et l’analyse du signal, l’électrostimulation et la communication sans fil », a écrit l’équipe de recherche.
À l’avenir, la peau électronique intrinsèquement perméable et flexible développée par cette équipe de chercheurs pourrait être utilisée pour fabriquer une large gamme d’appareils permettant de surveiller de manière fiable et sûre les processus physiologiques. En outre, elle pourrait inspirer la conception d’appareils biocompatibles similaires basés sur des circuits imprimés flexibles et des soudures métalliques liquides.
Plus d’information:
Qiuna Zhuang et al, Peaux électroniques intégrées tridimensionnelles perméables avec soudures métalliques liquides hybrides extensibles, Électronique naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41928-024-01189-x.
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Citation: Une peau électronique flexible, perméable et intégrée en 3D combine des circuits métalliques liquides avec des substrats fibreux (2024, 15 juillet) récupéré le 15 juillet 2024 à partir de
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