Ligne pilote pour la fabrication d’électronique souple biocompatible
L’université technologique de Nanyang, à Singapour, a mis en place une ligne pilote pour le prototypage rapide de composants électroniques ultrafins et extensibles.
Les systèmes mis au point dans le laboratoire de la NTU détectent les signaux bioélectriques émis par la peau, les muscles et les organes, et transmettent ces signaux pour commander des robots ou d’autres appareils électroniques. Le substrat souple intègre différents types de capteurs pour la connectivité sans fil, l’accéléromètre, la détection de la température et la surveillance des paramètres vitaux tels que la fréquence cardiaque, la pression artérielle, les niveaux d’oxygène, etc.
Les capteurs ainsi obtenus, enfermés dans une peau semblable à un gel, sont souples, flexibles et extensibles et collent à la peau. Ils permettent le mouvement des articulations et sont disponibles en différentes tailles et épaisseurs, allant du centimètre au sub-micron. L’objectif est de mettre au point des procédés industriels de fabrication.
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Le développement le plus récent du laboratoire est un matériau biocompatible qui peut facilement se rétracter et s’enrouler autour de tissus mous comme le cœur lorsque’il est humidifié. Les matériaux développés ont atteint une flexibilité qui permettent une surveillance cardiaque en temps réel et réduisent le risque de rejet de l’implant. Cette technologie peut également contribuer à ouvrir la voie à de nouveaux types de stimulateurs cardiaques et de bio-moniteurs plus performants à l’avenir.
Dans l’agriculture, des capteurs souples fixés sur les plantes peuvent surveiller leur santé et contrôler leurs actions pour gérer les maladies des cultures. De même, des capteurs intelligents peu coûteux peuvent être utilisés sur les emballages alimentaires pour indiquer la fraîcheur et renforcer la sécurité des aliments.
Pour lancer le processus de mise à l’échelle, Chen Xiaodong, professeur à la NTU, a créé le laboratoire pilote qui vise à co-développer et à produire des dispositifs électroniques souples avec des partenaires industriels, y compris des petites et moyennes entreprises (PME).
Grâce à des projets conjoints, le professeur Chen vise à développer des normes industrielles pour la production de masse de l’électronique souple à l’avenir et à développer l’expertise nécessaire pour cette industrie émergente.
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Pour permettre aux circuits électroniques de s’adapter aux mouvements sans se briser sous l’effet de contraintes répétées, ces circuits sont imprimés sur des substrats souples à l’aide de motifs complexes à l’échelle micro et nanométrique, environ 10 fois plus fins que la largeur d’un cheveu humain. L’un des modèles mis au point par l’équipe de Chen est un ruban ondulé pour l’électronique souple, qui lui permet de s’étirer sans se rompre.
Une autre technologie clé est le connecteur universel BIND, qui permet d’assembler des composants électroniques flexibles en les pressant simplement l’un contre l’autre. Il peut résister à un étirement jusqu’à sept fois sa longueur et est 60 fois plus résistant que les connecteurs conventionnels. Utilisées conjointement, ces technologies permettent de combiner des puces matérielles conventionnelles qui peuvent être montées et reliées à des résistances et à des condensateurs par l’intermédiaire de circuits imprimés.
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