Imaginez un capteur souple et durable pour surveiller la rééducation des patients souffrant de blessures au coude ou au genou, ou un dispositif portable incassable et fiable qui mesure les activités cardiaques d’un coureur pendant l’entraînement pour prévenir les blessures potentiellement mortelles.
Les innovations disruptives dans la technologie portable sont souvent limitées par les circuits électroniques – généralement constitués de métaux conducteurs rigides ou susceptibles d’être endommagés – qui alimentent ces dispositifs intelligents.
Des chercheurs de l’Université nationale de Singapour (NUS) ont récemment inventé un nouveau matériau super flexible, auto-cicatrisant et hautement conducteur adapté aux circuits électroniques extensibles. Cette découverte pourrait améliorer considérablement les performances des technologies portables, de la robotique souple, des dispositifs intelligents et plus encore.
Le BiLiSC : un matériau révolutionnaire
Le matériau nouvellement conçu, appelé Conducteur Bilayer Liquid-Solid (BiLiSC), peut s’étirer jusqu’à 22 fois sa longueur d’origine sans subir de baisse significative de sa conductivité électrique. Cette propriété électro-mécanique, jamais atteinte auparavant, améliore le confort et l’efficacité de l’interface homme-dispositif et ouvre un large éventail d’opportunités pour son utilisation dans les dispositifs portables de santé et d’autres applications.
Le professeur Lim Chwee Teck, directeur de l’Institut NUS pour l’innovation et la technologie en santé et responsable de l’équipe de recherche, a indiqué : «Nous avons développé cette technologie en réponse au besoin de circuits robustes, fonctionnels et pourtant ‘incassables’ pour la prochaine génération de dispositifs portables, robotiques et intelligents. Les circuits en métal liquide utilisant le BiLiSC permettent à ces dispositifs de résister à de grandes déformations et de s’auto-réparer pour assurer l’intégrité électronique et fonctionnelle.»
Composition et fabrication du BiLiSC
Le BiLiSC est une technologie passionnante idéale pour une utilisation dans les dispositifs portables, qui doivent tenir compte de la forme et des mouvements variés du corps. Il se compose de deux couches.
La première couche est un métal liquide pur auto-assemblé, qui peut assurer une haute conductivité même sous une forte contrainte, réduisant ainsi les pertes d’énergie lors de la transmission de puissance et les pertes de signal lors de la transmission de signal.
La deuxième couche est un matériau composite contenant des microparticules de métal liquide et capable de se réparer après une rupture. Lorsqu’une fissure ou une déchirure se produit, le métal liquide s’écoulant des microparticules peut combler l’écart, permettant au matériau de se cicatriser presque instantanément pour conserver sa haute conductivité.
Pour garantir la viabilité commerciale de l’innovation, l’équipe NUS a trouvé un moyen de fabriquer le BiLiSC de manière hautement évolutive et rentable.
Performances élevées et multifonctionnalités
L’équipe NUS a démontré que le BiLiSC peut être utilisé pour fabriquer divers composants électriques d’électronique portable, tels que des capteurs de pression, des interconnexions, des dispositifs de chauffage portables et des antennes portables pour la communication sans fil.
Dans les expériences en laboratoire, un bras robotique utilisant des interconnexions était plus rapide pour détecter et répondre aux changements minimes de pression. De plus, le mouvement de flexion et de torsion du bras robotique n’entravait pas la transmission des signaux du capteur à l’unité de traitement du signal, contrairement à une autre interconnexion réalisée avec un matériau non-BiLiSC.
Prochaines étapes
Après la démonstration réussie du BiLiSC, l’équipe NUS travaille désormais sur l’innovation des matériaux et la fabrication des processus. Ils cherchent à concevoir une version améliorée du BiLiS qui pourrait être imprimée directement sans avoir besoin d’un modèle. Cela réduirait les coûts et améliorerait la précision de la fabrication du BiLiSC.
En synthèse
Le BiLiSC est un matériau innovant qui pourrait révolutionner le domaine des technologies portables, de la robotique souple et des dispositifs intelligents. Grâce à sa flexibilité, sa capacité d’auto-cicatrisation et sa conductivité élevée, il ouvre de nouvelles perspectives pour améliorer le confort et l’efficacité des interfaces homme-dispositif. Les chercheurs de l’Université nationale de Singapour continuent de travailler sur l’amélioration et l’application de ce matériau prometteur.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que le BiLiSC ?
Le BiLiSC (Conducteur Bilayer Liquid-Solid) est un matériau super flexible, auto-cicatrisant et hautement conducteur, adapté aux circuits électroniques extensibles. Il a été développé par des chercheurs de l’Université nationale de Singapour (NUS).
2. Quelles sont les propriétés uniques du BiLiSC ?
Le BiLiSC peut s’étirer jusqu’à 22 fois sa longueur d’origine sans subir de baisse significative de sa conductivité électrique. Il est également capable de s’auto-réparer après une rupture, conservant ainsi sa haute conductivité.
3. Comment est fabriqué le BiLiSC ?
Le BiLiSC se compose de deux couches : une couche de métal liquide pur auto-assemblé et une couche de matériau composite contenant des microparticules de métal liquide. L’équipe NUS a trouvé un moyen de fabriquer le BiLiSC de manière hautement évolutive et rentable.
4. Quelles sont les applications potentielles du BiLiSC ?
Le BiLiSC peut être utilisé pour fabriquer divers composants électriques d’électronique portable, tels que des capteurs de pression, des interconnexions, des dispositifs de chauffage portables et des antennes portables pour la communication sans fil.
5. Quelles sont les prochaines étapes pour le développement du BiLiSC ?
L’équipe NUS travaille actuellement sur l’innovation des matériaux et la fabrication des processus, cherchant à concevoir une version améliorée du BiLiSC qui pourrait être imprimée directement sans avoir besoin d’un modèle.
Cette avancée technologique a été rapportée dans la revue Advanced Materials en novembre 2022.
Légende illustration principale : Le professeur Lim Chwee Teck (à gauche), le Dr Chen Shuwen (à droite) et leur équipe ont mis au point un nouveau matériau métallique liquide (tenu par les chercheurs) qui permet de fabriquer des circuits flexibles et incassables pour l’électronique extensible.
