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LGP2, un pôle de recherche innovant
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Brevets pour l’utilisation des nanocelluloses en électronique imprimée

Publié le 16 avril 2015
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Deux brevets récents témoignent des avancées significatives de la recherche menée par le Laboratoire Génie des Procédés Papetiers (LGP2) dans le domaine des nanocelluloses et de leurs applications.

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Depuis octobre 2013, sous la direction de Julien Bras et d'Aurore Denneulin, Maîtres de Conférences à Grenoble INP-Pagora, et en partenariat avec la société Poly-Ink, la doctorante Fanny Hoeng travaille sur l’amélioration des propriétés et performances des encres conductrices d’argent via l’utilisation de nanocelluloses.

En électronique imprimée, l'encre à base de nanoparticules sphériques d'argent est, jusqu'à présent, la meilleure candidate pour atteindre un haut niveau de conductivité. Cependant, son coût élevé, l'étape de frittage, la fragilité des films imprimés et leur manque de transparence limitent l'emploi de cette encre conductrice dans l'industrie.

Pour pallier ces inconvénients, une nouvelle encre conductrice basée sur des nanocristaux de cellulose a été mise au point. Ces nanoparticules biosourcées de forme allongée sont un moyen novateur de satisfaire aux exigences de l'électronique imprimée tout en étant compatibles avec le jet d'encre et d'autres procédés d’impression. En effet, l'usage de nanocelluloses permet d’obtenir une suspension et un réseau d'argent stable. En outre, il est aussi possible de fabriquer des structures de nanotubes d'argent grâce aux nanocelluloses. Dans ce cas, une technique de bio-templating est appliquée en recourant à des nanocristaux de cellulose comme supports à forte surface spécifique.
Brevetée depuis août 2014, une encre est maintenant commercialisée par Poly-Ink sous le nom PolyBioCell.

Par ailleurs, les matériaux utilisés pour fabriquer des dispositifs électroniques imprimés sur divers supports (film polymère, verre) nécessitent parfois de hauts niveaux de transparence tout en conservant leur conductivité. L'utilisation de nanofils d’argent dans l'encre apparaît comme une alternative au recours à l'oxyde d’indium-étain (ITO) en photovoltaïque car ils permettent la création de réseaux transparents conducteurs d'un niveau de performance similaire. Le problème de leur instabilité dans l'encre et de leur non-cohésion sur le support a été résolu par la mise au point d'un procédé innovant via l'application de nanocelluloses particulières.

Il fait l'objet d'un brevet déposé récemment et d'une présentation au congrès Printed Electronics en avril 2015. Cette encre à base de nanofils d'argent est une révolution dans le domaine et elle est d'ores et déjà commercialisée par Poly-Ink sous le nom PolyBioWire. Basée sur des matériaux biosourcés, elle permet d'obtenir des films transparents conducteurs vendus par la même société.

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mise à jour le 20 avril 2015

Grenoble INP Institut d'ingénierie Univ. Grenoble Alpes