Développement d’encres conductrices étirables avec des matériaux cellulosiques

L’électronique imprimée étirable est un domaine prometteur et en pleine expansion visant le développement de dispositifs connectés et conformables trouvant des applications dans les secteurs de la santé, de l’énergie ou encore des vêtements connectés.

Pour atteindre les exigences mécaniques requises, au-delà de la simple flexibilité, les encres conductrices doivent maintenir leur conductivité électrique sous déformation mécanique — assurant à la fois une bonne adhésion au substrat et l’intégrité du réseau conducteur percolant lors de l’étirement. Dans ce projet, nous rendons compte du développement d’encres conductrices étirables et biosourcées, formulées avec des nano fibrilles de cellulose oxydée (CNFt) et de l’hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) constituant le liant biosourcé et des particules d’argent amenant la fonctionnalité de conductivité électrique. Ces encres sont imprimables par sérigraphie et leur comportement électromécanique sous déformation a été caractérisé par des méthodes innovantes et multi-échelle. En particulier, la résistance électrique a été mesurée en continu pendant des tests d’étirement uniaxial, unique ou cyclique, et l’évolution du réseau de percolation de particules d’argent sous déformation a été observée à une échelle microscopique grâce à un dispositif d’étirement in situ sous Microscope Electronique à Balayage (MEB). Différentes formulations ont été proposées pour optimiser les propriétés conjointes d’étirabilité et de conductivité.

Les encres ont montré des performances excellentes, maintenant la conductivité électrique jusqu’à 100% d’étirement et résistant à plus de 100 cycles de déformation à 25%, tout en ayant une teneur en argent réduite à 50 wt%. Cette nouvelle approche apporte une alternative durable aux encres étirables à résine pétro-sourcée et contribue au développement de systèmes électroniques éco-conçus et étirables.