CE09 - Nanomatériaux et nanotechnologies pour les produits du futur

Développement de conducteurs métalliques étirables basés sur le réarrangement atomique aux interfaces CFC/CC – Street ARt Nano

Résumé de soumission

Les empilements de films nanométriques de type cubique à faces centrées (CFC)/cubique centré (CC) (Cu/Nb par exemple) ont été très étudiés à cause de leurs propriétés mécaniques exceptionnelles et leur capacité d'auto-réparation liée à la configuration interfaciale. Récemment il a été montré que la présence de défauts à l'interface donne lieu à un glissement à l'interface important et contrôlable. Ce glissement se produit tout le long de l'interface tout en maintenant le contact inter-couches. Ceci laisse envisager une augmentation négligeable de la résistance électrique au cours de la déformation et ouvre des perspectives très intéressantes pour la réalisation de connexions métalliques étirables. Les mécanismes responsables de ce glissement ne sont pas encore complètement connus. Il est probable qu'une combinaison de processus diffusionnels et displacifs est à l'œuvre au niveau de l'interface. Une compréhension complète des mécanismes nécessite la mise en place d'essais mécaniques in situ (comme par exemple dans un microscope électronique à balayage ou sur une ligne de lumière synchrotron).
L'objectif de ce projet Street Art Nano est d'exploiter les possibilités uniques de reconfiguration atomique qu'offrent les nano-empilements CFC/CC pour la réalisation de conducteurs étirables. Il s'agit d'une approche radicalement différente de celle adoptée aujourd'hui pour le développement de conducteurs étirables et qui repose principalement sur la mise en forme de pistes conductrices. Dans ce projet il s'agit de s'appuyer sur les mécanismes de transport atomique à l'interface (diffusion, déplacement) pour développer de nouveaux conducteurs étirables qui garderont une résistance inaltérée sous fortes déformations et susceptibles de supporter de nombreux cycles. La maîtrise de conducteurs extensibles constitue un point clef pour le développement de l'électronique étirable susceptible de donner lieu à de très nombreuses applications : peau artificielle, muscle ou membre artificiels, ainsi que robotique douce et interfaces homme-machine.
Pour réaliser un tel projet il est nécessaire de rassembler des experts en mécanique, sollicitations mécaniques in situ dans un microscope électronique ou bien sur une ligne synchrotron, caractérisation des défauts cristallins et technologie étirable. Le projet Street Art Nano rassemble effectivement ces compétences complémentaires :

" Prof. Arief Budiman de Singapore University of Technology and Design (SUTD), à Singapour, a une solide experience en mécanique de la fracture, mécanismes de deformation et evolution microstructurale de nano-matériaux.
" Prof. Olivier Thomas de Aix Marseille Université (AMU) et CNRS (IM2NP UMR 7334), à Marseille, a une solide expérience dans l'utilisation des techniques de nano-diffraction des rayons X pour l'étude des défauts et des propriétés mécaniques dans les nano-matériaux.
" Prof. Pooi-See Lee de Nanyang Technological University (NTU), à Singapour, est une spécialiste des nouveaux matériaux étirables et les technologies associées. Elle est particulièrement reconnue dans le domaine des conducteurs métalliques étirables.

Coordination du projet

Olivier Thomas (Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IM2NP Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence
NTU Nanyang Technological University
SUTD Singapore University of Technology and Design

Aide de l'ANR 242 352 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2019 - 36 Mois

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