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Systèmes passifs radiofréquences innovants transparents hybrides de nanocelluloses et nanofils d'argent

Publié le 13 avril 2022
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Soutenance 20 janvier 2022

Maxime Wawrzyniak, doctorant de l'IMEP LAHC et du LGP2, a soutenu sa thèse : "Systèmes passifs radiofréquences innovants transparents hybrides de nanocelluloses et nanofils d'argent".

Cette thèse de doctorat a été préparée à l'Université Grenoble Alpes sous la direction du Professeur Tan Phu Vuong (Grenoble INP-Phelma / IMEP LAHC) et au LGP2 sous la direction de Julien Bras, Maître de Conférences HDR (Grenoble INP-Pagora / LGP2) et le co-encadrement d’Aurore Denneulin, Maître de Conférences (Grenoble INP-Pagora / LGP2).

Maxime Wawrzyniak a présenté les résultats de sa recherche intitulée Systèmes passifs radiofréquences innovants transparents hybrides de nanocelluloses et nanofils d'argent.

Les systèmes de télécommunications ont fortement évolué ces dernières années pour répondre aux exigences de l’Internet des Objets, des bâtiments ou des emballages intelligents. Ces nouveaux dispositifs nécessitent de la flexibilité et de la transparence pour faciliter leur intégration dans les objets du quotidien. L’électronique imprimée, qui met en œuvre des encres fonctionnelles par procédés d’impression, rend les systèmes radiofréquences flexibles et performants. Le développement récent des encres conductrices transparentes ouvre de nouvelles voies de conception et d’intégration.

Cette thèse porte sur le développement de systèmes radiofréquences (RF) passifs et transparents à l’aide de procédés d’impression tels que la sérigraphie. Pour atteindre cet objectif, trois stratégies sont proposées.

La première stratégie consiste à ouvrir le design de l’antenne (maillage) afin de laisser passer la lumière au travers du dispositif. L’impact de la géométrie de maillage des antennes dipôles imprimées par sérigraphie a été examinée. Une seconde étude a été réalisée sur l’influence de l’ouverture de maille sur les propriétés optiques et RF d’antennes Coplanaire à Guides d’ondes (CPW).

La deuxième stratégie porte sur le développement d’une encre conductrice transparente répondant aux exigences des applications RF. Les encres transparentes commerciales actuelles ne présentent pas de niveau de conductivité électrique suffisant pour produire des dispositifs RF efficaces. Lorsqu’ils sont organisés sous forme de réseau, les nanofils d’argent présentent d’excellentes propriétés de conduction et de transparence. Selon de récents travaux, placés en synergie avec la nanocellulose, polymère biosourcé et renouvelable, ils permettent d’obtenir des propriétés optiques et électriques prometteuses en couches minces imprimées par sérigraphie. L’optimisation de la formulation a ainsi permis d’obtenir une encre conductrice compatible avec les spécifications RF présentant une résistance surfacique de 2 Ω.sq-1 pour une transparence de 72 %.

Enfin, la troisième stratégie repose sur l’utilisation des deux stratégies précédentes.
Ces résultats prometteurs ouvrent la voie vers l’intégration de dispositifs RF transparents pour les secteurs de la communication, du smart packaging et ou encore des bâtiments connectés.
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mise à jour le 13 avril 2022

Université Grenoble Alpes