Une simple imprimante à jet d'encre peut fabriquer des LED extensibles

Un trait de stylo peut transformer la pérovskite en émetteur de lumière et en détecteur.

Grâce à l’invention de l’imprimerie, la duplication de l’écrit a été révolutionnée, donnant du repos aux scribes fatigués et permettant à un plus grand nombre d’accéder aux documents écrits. Une percée similaire s’est produite à la McKelvey School of Engineering de l’Université Washington à St. Louis.

Les chercheurs ont créé des stylos à encre qui permettent aux utilisateurs d'écrire à la main des dispositifs optoélectroniques flexibles et élastiques sur des matériaux quotidiens, notamment du papier, des tissus, du caoutchouc, des plastiques et des objets 3D. L'optoélectronique flexible, déjà utilisée dans les produits du quotidien tels que les téléphones portables et les trackers de fitness, peut se plier et se plier tout en restant fonctionnelle.

Selon l'équipe, cette approche de production simple et polyvalente permet à quiconque de créer une diode électroluminescente (DEL) ou un photodétecteur personnalisé sans formation spécialisée ni équipement encombrant. Il s'appuie sur des travaux antérieurs de Wang et Junyi Zhao, qui ont démontré comment fabriquer des LED extensibles à l'aide d'une simple imprimante à jet d'encre.

Chuan Wang a déclaré : « Les appareils d'écriture manuscrite personnalisés étaient clairement une prochaine étape après l'imprimante. Nous avions déjà les encres, c'était donc une transition naturelle de prendre la technologie que nous avions déjà développée et de la modifier pour qu'elle fonctionne dans des stylos à bille ordinaires là où elle pourrait être. bon marché et accessible à tous.

Leur approche innovante de l’écriture manuscrite permet à quiconque de créer des LED et des photodétecteurs multicolores en quelques minutes. La méthode utilise la simplicité d’un stylo à bille avec des encres spécialement conçues à base de polymères conducteurs, de nanofils métalliques et de substances cristallines appelées pérovskites pour produire une large gamme de couleurs d’émission.

Il est possible de fabriquer rapidement, facilement et à moindre coût divers dispositifs fonctionnels, notamment des appareils électroniques jetables, des emballages innovants et des appareils portables personnalisés, tels que des capteurs biomédicaux, en écrivant couche après couche avec ces encres disponibles, comme si vous utilisiez des stylos colorés.

L'équipe avait déjà créé une encre imprimable, mais elle devait être modifiée pour augmenter la capacité d'écriture et gérer la mouillabilité avant de pouvoir être utilisée dans des stylos à bille conventionnels pour l'écriture manuscrite sur des matériaux de tous les jours.

Junyi Zhao, doctorant dans le laboratoire de Wang, a déclaré : « La traduction de l'imprimante au stylo à bille peut paraître simple, mais c'est un peu plus délicat que de simplement charger de l'encre. Notre encre est spécialement formulée, les stylos sont donc universels, ce qui signifie qu'ils fonctionneront sur presque tous les substrats. Chaque couche du dispositif est conçue pour être intrinsèquement élastique pour survivre à la déformation. Il peut être plié, étiré et tordu sans affecter les performances de l'appareil. Par exemple, des LED dessinées sur un gant pourraient tolérer des déformations dues à la saisie et au relâchement répétés du poing. Les LED dessinées sur un ballon en caoutchouc pourraient survivre à des cycles d’inflation-déflation répétés.

La principale préoccupation du chercheur était de garantir que l'encre puisse être appliquée sur des surfaces poreuses et fibreuses, telles que le papier et les textiles, sans couler ni se mélanger. Pour fournir des dispositifs optoélectroniques fonctionnels et performants, les couches doivent rester séparées et éviter la déception esthétique d’une conception tachée.

Le développement de stylos à encre pouvant être utilisés sur n'importe quel substrat, du papier aux ballons de fête, surmonte les limitations importantes de la fabrication traditionnelle de LED, telles que le besoin de substrats plats et lisses et d'équipements de fabrication coûteux en salle blanche. Il permet à l’électronique portable de nouvelle génération de s’intégrer de manière nouvelle à la vie quotidienne.

Il prédit de futures applications pour l'électronique manuscrite qui ne seront limitées que par la créativité de l'utilisateur, comme l'éducation, la vulgarisation scientifique, l'emballage électronique, les vêtements, les capteurs médicaux et les bandages. En raison de son accessibilité et de sa flexibilité, cette approche a le potentiel de démocratiser la fabrication électronique, permettant aux gadgets électroniques personnalisés et extensibles de faire partie de la vie quotidienne.

Il a déclaré : « Les LED bon marché et personnalisables ouvrent des opportunités pour une éducation pratique, des textiles plus vivants comme des vêtements ou des cartes de vœux lumineux et des emballages intelligents. Un domaine qui nous passionne est celui des applications médicales. Les émetteurs de lumière et les détecteurs manuscrits permettent une plus grande flexibilité spécifique au patient dans la création de capteurs et de bandages biomédicaux portables avec des photodétecteurs et des LED infrarouges dessinés dessus pour mesurer l'oxymétrie de pouls ou accélérer la cicatrisation des plaies.