DS0303 - Matériaux et procédés

Assemblage de type « bottom-up » de Nanohélices fonctionnalisées: un pas de plus vers des dispositifs flexibles. – NANOHELIFLEX

NANOHELIFLEX

Assemblage de type « bottom-up » de Nanohélices fonctionnalisées: un pas de plus vers des dispositifs flexibles

De nouveaux capteurs de deformation avec des linéarités et fiabilités au-delà des données actuelles

Les capteurs de déformation flexibles et biocompatibles constitués d’assemblages de nanoparticules (NPs) sont prometteurs pour diverses applications futures, telles que la peau électronique, les écrans tactiles flexibles ou la robotique. Le principe de ces capteurs de déformations repose sur la conduction par effet tunnel entre les NPs qui varie de façon exponentielle lorsque que le film de NPs est déformé. Cependant, la sensibilité, la reproductibilité et la stabilité de ces capteurs sont affectées par les variations d'épaisseur, de morphologie et de densité des films lors de la fabrication ou au cours de leur utilisation. L’objectif de ces travaux est de développer des capteurs de déformations basés sur l'utilisation d’assemblages de nanohélices de silice recouvertes de NPs métalliques conductrices ou de NPs d’oxydes métalliques semi-conductrices pour surmonter ces aspects critiques.

Des NPs d’or ont ainsi été synthétisées et fonctionnalisées avec différentes compositions de ligands isolants. Elles ont ensuite été greffées à la surface des nanohélices de façon covalente. Les différents assemblages obtenus sont déposés par diélectrophorèse entre des électrodes interdigitées sur un substrat flexible.

Les propriétés de flexibilité, de sensibilité et de stabilité des capteurs fabriqués sont ensuite caractérisées à l’aide de mesures électromécaniques couplées à des observations en microscopie électronique à balayage. Des tests de tenue à l’humidité et à la chaluer ont également montré l’efficaité de ces nouveaux capteurs.

Confidentiel

Ce projet a donné lieu pour l’instant à une publication 2 thèses et de nombreux résultats dont certains sont confidentiels car traités en collaboration avec un partenaire indutriel.

Les capteurs de déformation bas-coût basés sur l’effet tunnel dans les assemblages de nanoparticules métalliques (NPMs) sont proposés comme une nouvelle technologie tactile pour écrans flexibles, mais leur sensibilité et leur stabilité sont encore affectées par les variations d'épaisseur, la morphologie et la densité des films. Avec un partenaire industriel, Nanomade Concept, qui développe une technologie tactile brevetée basée sur des jauges de contrainte résistives à base de NPs, nous voulons développer des capteurs de contrainte basés sur l'utilisation d’assemblages de nanohélices recouvertes de nanoparticules conductrices connectées par des ligands pour surmonter ces aspects critiques: la morphologie en hélice présente une flexibilité accrue qui permet d'augmenter la plage de mesure de déformation, le positionnement des NPs métalliques avec des ligands sur les nanohélices est fait avec une grande précision, l'alignement des fils ordonnés de NPMs est simplifiée car ils sont déjà positionnés sur les nanohélices. L’objectif de ce projet est d’améliorer les propriétés électromécaniques de capteurs de déformation d’un point de vue de la sensibilité mais également de la reproductibilité et de la stabilité.

Coordinateur du projet

Madame Marie-Hélène Delville (Institut de Chimie de la matière condensée de Bordeaux)

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

CBMN Chimie et Biologie de Membranes et de Nanoobjets
CNRS/LAAS Centre National de la Recherche Scientifique/Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes
ICMCB (UPR 9048) Institut de Chimie de la matière condensée de Bordeaux

Aide de l'ANR 548 000 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2016 - 48 Mois

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