La conception innovante du capteur de contrainte permet une sensibilité extrême

Un nouveau modèle simple de capteur de contrainte passif sans fil offre une sensibilité sans précédent tout en étant suffisamment fin pour être intégré dans des structures sans causer de défauts. En poursuivant le développement, l’équipe de la KAUST prévoit que la conception sans puce pourrait être adaptée pour fabriquer des capteurs qui réagissent à d’autres stimuli, tels que la température ou l’environnement chimique.

La conception combine plusieurs technologies existantes en un ensemble très efficace. « L’avantage en termes de sensibilité vient de la fusion de différentes physiques pour deux réponses différentes à partir de deux matériaux », explique Hassan Mahmoud, chercheur doctorant dans l’équipe de Gilles Lubineau, qui a dirigé l’étude.

Le capteur est imprimé avec des encres qui modifient leur résistance électrique en réponse à la déformation. L’encre est imprimée de manière à créer un circuit avec des domaines capacitifs, permettant au capteur d’être activé sans fil par une fréquence spécifique. Le circuit est conçu pour rendre la fréquence d’activation très sensible à la stimulation, de sorte qu’elle reflète l’intensité de la contrainte subie par le capteur.

La fabrication du nouveau capteur devrait être simple et rapide. « Notre mécanisme utilise des matériaux et des techniques simples, et peut donc être utilisé par l’industrie », commente M. Mahmoud.

La conception devra peut-être être adaptée en fonction du cas d’utilisation, mais M. Mahmoud ne s’attend pas à ce que cela représente un défi. « La R&D est faite, il s’agit donc simplement de l’adapter à l’application, comme l’utilisation d’un substrat adapté aux objets portables ou capable de résister aux températures élevées de la fabrication de structures », explique-t-il.

Mahmoud, ingénieur en mécanique, explique que le capteur a été développé pour répondre aux besoins des ingénieurs. « Nous sommes confrontés à de nombreux défis lorsqu’il s’agit d’inspecter ou de surveiller les structures pendant les opérations, en particulier avec les matériaux composites, qui sont très sensibles à l’intégration de capteurs », ajoute-t-il. Mais le nouveau capteur est suffisamment fin pour être utilisé dans les matériaux composites.

Il entrevoit un large éventail d’applications potentielles pour le nouveau capteur. « Il peut être utilisé dans des applications industrielles, telles que les structures aérospatiales, les plates-formes pétrolières et gazières et de nombreuses autres structures nécessitant une surveillance en temps réel, comme les ponts. La technologie peut également être utilisée pour les vêtements, par exemple pour surveiller le mouvement des muscles dans les sports ou pour suivre des indicateurs de santé pertinents », indique-t-il.

M. Lubineau précise comment la poursuite des travaux permettra de multiplier les applications. « Avec des recherches supplémentaires, nous pouvons adapter l’architecture que nous avons inventée pour concevoir des capteurs pour d’autres types de stimuli, comme l’environnement chimique. Nous pouvons construire un portefeuille complet de capteurs en utilisant les mêmes principes physiques », conclut-t-il.

Légende illustration : « Les chercheurs de KAUST ont mis au point un capteur de déformation sans fil ultrasensible aux applications polyvalentes, allant des utilisations industrielles telles que les structures aérospatiales, les plates-formes pétrolières et gazières et les ponts à la surveillance des indicateurs de santé. 2025 KAUST. »

Mahmoud, H.A., Nesser, H., Mostafa, T.M., Ahmed, S., Lubineau, G. A « fully printable strain sensor enabling highly-sensitive wireless near-field interrogation. » Advanced Science 2025, 2411346 | article