Impression de systèmes optiquement actifs multicouches éco-conçus : corrélations matériaux-procédés – EC-LIPSE

Les matériaux et dispositifs optiquement actifs se retrouvent dans de nombreuses applications liées à l’énergie, l’environnement ou la santé, avec de multiples exemples d’applications comme les cellules solaires, les catalyseurs, les capteurs, etc. Afin de promouvoir une production continue à grande échelle sur des substrats flexibles, ces dispositifs optiques et/ou électroniques nécessitent le développement de fluides actifs non toxiques (solvants non volatils) compatibles avec des techniques de dépôt additives basse température telles que l’enduction/l’impression. De nombreux développements ont déjà permis l’émergence de fluides fonctionnels complexes pour produire des systèmes actifs multicouches minces (cellules solaires, capteurs, antennes...). En ce qui concerne les systèmes optiquement actifs, des efforts sont nécessaires pour déployer des matériaux et des stratégies de fabrication plus durables et à faible consommation d’énergie. Il est essentiel de favoriser la conception de fluides fonctionnels aqueux intégrant des particules actives à haut rendement pour proposer une approche complète de fabrication de l’architecture par impression. EC-LIPSE propose de combiner des compétences complémentaires dans la formulation de fluides complexes à base d’oxydes métalliques micro et nanométrique, l’ingénierie physico-chimique des surfaces, l’ingénierie des procédés d’impression et la modélisation physique afin d’aborder l’éco-conception et le développement de méthodes innovantes pour la fabrication de systèmes multicouches optiquement actifs efficaces et durables. Pour favoriser cette approche, le projet propose de mettre en œuvre des nanocelluloses, matériaux naturels et renouvelables permettant de stabiliser les particules actives sans affecter les fonctionnalités visées. Comme focus applicatif plus concret, EC-LIPSE s'intéressera au développement de systèmes électrochromes (EC) flexibles hautement fonctionnels impliquant l'intégration de plusieurs matériaux actifs (oxydes métalliques, électrolytes, réseau de nanofils métalliques utilisés comme électrodes transparentes). Pour ces systèmes, une cinétique de commutation rapide, une grande stabilité, une efficacité de coloration élevée ainsi qu’une faible consommation d'énergie seront ciblées. Les travaux sur la formulation des différentes couches actives et sur leur dépôt en couches uniques puis en système multicouche intégré par des procédés de dépôt à grande vitesse génèrera des résultats innovants. En définitive, l'impact du projet devrait aller au-delà du seul domaine des systèmes EC, les briques scientifiques et technologiques développées dans le cadre du projet EC-LIPSE pouvant alimenter le développement d'autres dispositifs flexibles, portables et durables en lien avec l’énergie tels que, par exemple, les supercondensateurs, les batteries, les cellules solaires, les piles à combustible, etc. EC-LIPSE favorisera la fabrication éco-conçue de matériaux optiquement actifs ainsi que leur intégration par procédé d’impression dans les systèmes appliqués.