Composants électriques entièrement intégrés à une feuille de papier.

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Électronique
14-10-2022

Des chercheurs de l’Université d’État de New York à Binghamton ont mis au point un prototype de carte de circuit imprimé avec des composants électriques entièrement intégrés dans du papier, qui peut être brûlé ou dégradé.

La production excessive de déchets matériels par l’humanité constitue une grave menace pour l’environnement et le problème ne fait qu’augmenter. Les appareils électroniques jetables, comme les téléphones portables, sont une source de déchets en croissance rapide. Une façon d’atténuer le problème pourrait être d’utiliser des composants fabriqués à partir de ressources renouvelables et faciles à éliminer de manière responsable.

La plupart des petits appareils électroniques contiennent des circuits imprimés en fibre de verre, des résines et des câbles métalliques. Ces plaques ne sont pas faciles à recycler et sont relativement volumineuses, ce qui les rend peu recommandables pour une utilisation dans les appareils médicaux, les moniteurs environnementaux ou les appareils personnels portables.

Une alternative consiste à utiliser des circuits imprimés en papier, qui devraient être plus faciles à enlever, moins coûteux et plus flexibles. Cependant, les options actuelles nécessitent du papier spécialisé, ou ont simplement des composants de circuits métalliques traditionnels montés sur une feuille de papier.

En revanche, les responsables de cette nouvelle recherche voulaient développer des circuits qui soient simples à fabriquer et qui aient tous les composants électroniques entièrement intégrés dans la feuille. Ils veulent créer un dispositif écologique et rentable, entièrement en papier, pour les applications à usage unique, qui puisse être éliminé facilement et en toute sécurité par incinération ou biodégradation.

L’équipe a conçu un circuit de type amplificateur sur papier intégrant des résistances, des condensateurs et un transit. Ils ont d’abord utilisé de la cire pour imprimer des canaux sur une feuille de papier suivant un modèle simple. Après avoir fondu la cire pour l’imprégner sur le papier, l’équipe a imprimé des colorants semi-conducteurs et conducteurs, qui ont été imprégnés dans les zones non bloquées par la cire. Les chercheurs ont ensuite sérigraphié des composants métalliques conducteurs supplémentaires et fondu un électrolyte à base de gel sur la feuille.

Les tests ont confirmé que les résistances, les condensateurs et le transistor fonctionnaient correctement. Le circuit final était très souple et fin, comme le papier, même après l’ajout des composants. Pour évaluer la dégradabilité du circuit, l’équipe a démontré que l’ensemble de l’unité se transformerait rapidement en cendres lors de l’incendie. Les chercheurs disent que cela représente une étape vers la production d’appareils électroniques entièrement jetables. Les détails techniques de sa nouvelle technologie dans le magazine universitaire ACS Applied Materials & Interfaces, intitulé "Integrated Papertronic Techniques : Highly Customizable Resistor, Supercapacitor, and Transistor Circuitry on a Single Sheet of Paper".

 

Reférences:

Profesional, R. y Profesional, R., 2022. Electrónica desechable en una hoja de papel. [en línea] Residuos Profesionales. Disponible en: <https://www.residuosprofesional.com/electronica-desechable-hoja-papel/>

Landers, Mya; Elhadad, Anwar; Rezaie, Maryam; Choi, Seokheun (1753): Técnicas papertrónicas integradas: circuitos de resistencias, supercondensadores y transistores altamente personalizables en una sola hoja de papel. Publicaciones de la ACS. Recopilación. https://doi.org/10.1021/acsami.2c13503

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