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LGP2, un pôle de recherche innovant
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Transferts de matière en impression jet d’encre conductrice

Publié le 23 mai 2018
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Soutenance 1 décembre 2017

Vincent FAURE, doctorant du LGP2, a soutenu sa thèse : "Contrôle de la formation de motifs conducteurs par jet d’encre : maîtrise multi-échelle des transferts de matière dans des suspensions nanométriques".

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Cette thèse de doctorat de l’Université Grenoble Alpes a été préparée sous la direction d'Anne BLAYO, Enseignant-chercheur HDR (Grenoble INP-Pagora / LGP2), et de Yahya RHARBI, Chargé de Recherche CNRS (LRP, Grenoble) et le co-encadrement d’Aurore DENNEULIN, Maître de Conférences (Grenoble INP-Pagora / LGP2).

Vincent FAURE a présenté les résultats de sa recherche intitulée Contrôle de la formation de motifs conducteurs par jet d’encre : maîtrise multi-échelle des transferts de matière dans des suspensions nanométriques.
Ce travail de thèse est centré sur la compréhension des mécanismes mis en jeu lors de l’impression d’encres à base de nanoparticules d’argent en jet d’encre dans le but d’optimiser la production de fines (<100 μm) pistes conductrices performantes et homogènes. L’impression jet d’encre se décompose en plusieurs étapes : l’éjection de gouttelettes picovolumétriques, l’impact sur le support, l’étalement et le séchage. Ce dernier est une phase complexe sujette aux phénomènes de transfert de matière comme l’effet coffee ring. Dû au flux capillaire qui induit un mouvement du centre vers les bords de la goutte, cet effet conduit la majorité des particules en suspension sur les bords du motif imprimé.

L’objectif est de décrire et comprendre précisément les mécanismes qui conduisent à ces effets de transfert de matière afin de les limiter voire de les annuler, et ainsi garantir la production de pistes conductrices fines et homogènes aux performances élevées. Trois axes de travail ont ainsi été développés.

Une première étude s’est concentrée sur l’analyse des différentes phases régissant la vie d’une goutte éjectée en jet d’encre. L’identification et l’optimisation des paramètres clés influençant la morphologie des gouttes jet d’encre après séchage ont été réalisées avec un focus particulier sur l’influence de la température du support. Quatre indices géométriques sont proposés pour caractériser quantitativement l’homogénéité du profil des gouttes produites.
Une seconde partie du travail s’est spécifiquement concentrée sur la phase de séchage des gouttes picovolumétriques pour comprendre les phénomènes engagés. Une modélisation du séchage des gouttes est notamment proposée pour permettre une meilleure compréhension des phénomènes de transfert de matière observés.
Enfin, une dernière partie s’intéresse à la production par jet d’encre de fines lignes conductrices (cas de gouttelettes juxtaposées). Des corrélations entre la morphologie des lignes, celle des gouttes individuelles et les performances électriques seront établies afin de produire des systèmes optimisés.

Thèses du LGP2 (2017)


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Rédigé par Anne Pandolfi

mise à jour le 23 mai 2018

Grenoble INP Institut d'ingénierie Univ. Grenoble Alpes