Vers des condensateurs flexibles et imprimables

Le domaine de l’électronique flexible a bénéficié d’un nombre important d’avancées technologiques ces dernières années. Cependant les composants de stockage comme les condensateurs ou les batteries ont été plutôt délaissés jusqu’à présent.

Mais ceci est en train de changer. Des chercheurs de Stanford University et de l’University of California, Los Angeles (UCLA), ont annoncé avoir conçu un "supercapacitor" -c’est-à-dire un condensateur à haute capacité et de petite taille- flexible, à base de nanotubes de carbone et d’un gel polymère doté de propriétés électrolytes.

Les résultats ont été détaillés dans le" Nano Letters" du mois d’avril. Selon Georges Grüner, professeur de physique à l’UCLA qui a dirigé la recherche, "imprimer ces capacités pourraient un jour, être aussi simple et peu coûteux que faire des photocopies ou imprimer un journal".

Les chercheurs ont construit le "supercapacitor" en pulvérisant des nanotubes de carbone sur deux substrats fins en plastique. Entre ces deux substrats, ils ont placé le gel polymère dont la fonction est de séparer les charges à l’interface des nanotubes de carbone et du gel. Les nanotubes de carbones sont idéals pour obtenir des propriétés de flexibilité et sont compatibles avec l’électronique imprimable. Ils sont en effet légers et peuvent s’étendre et se tortiller sans se casser ni altérer leurs propriétés électriques. "Beaucoup de chercheurs ont essayé de construire de tels "supercapacitors" imprimables" affirme Chongwu Zhou, professeur en électronique à l’University of Southern California en faisant référence à son propre groupe de recherche. Zhou a récemment fait la démonstration d’un "supercapacitor" flexible et transparent mais il n’a pas encore été capable de le construire à partir de technologies imprimables, ce sur quoi son équipe travaille à l’heure actuelle.

Le supercapacitor du UCLA a une densité de puissance de 70 kW/kg et une densité énergétique de 9 W/h/kg, ce qui est comparable aux autres "supercapacitors" qui utilisent les nanotubes de carbone. Cependant ils ont aussi une grande résistance interne ce qui implique des pertes de l’énergie stockée. Dans le but d’être commercialisé, la résistance interne doit être réduite, affrime Zhou. D’après lui, ceci pourrait être réalisé en compressant les nanotubes de carbone.

Des avancées ont également été faites dans les batteries flexibles mais les supercapacitors semblent être supérieurs pour les applications qui requièrent un accès rapide. Par ailleurs, un supercapacitor est idéal pour les détecteurs qui n’ont pas besoin d’opérer en continu car contrairement à une batterie, un supercapacitor n’a pas besoin d’être remplacé.

Le prochain objectif affirme Grüner, est de pouvoir faire la démonstration d’un supercapacitor intégré dans une puce entièrement flexible conçue à partir d’une technologie imprimable. D’après les chercheurs, les premiers supercapacitors imprimables devraient être disponibles sur le marché d’ici 5 ans. Zhou pense qu’ils seront en premier lieu intégrés à des appareils portables comme des caméras numériques ou des téléphones mobiles. Grüner quant à lui penche plutôt pour une première utilisation dans des appareils de mesure de températures, ou de contrôle du coeur ou bien encore en chimie. Enfin ce type de condensateurs pourrait avoir des applications en médecine, dans les panneaux solaires ou encore pour les voitures électriques.