Capteur de déformation conformable via un procédé de fabrication à faible empreinte écologique

Thèse débutée en septembre 2019

Directeur de Thèse: F. Le Bihan
Co-encadrant: M. Harnois

Résumé:

L’essor de l’électronique et plus particulièrement l’électronique plastique se fait au détriment de l’environnement. En effet, aujourd’hui, la pollution plastique liée à nos nouveaux modes de consommation est indéniable. Cependant, il existe une demande de plus en plus forte dans la réalisation d’objets embarquant des capteurs et plus généralement de l’électronique les rendant plus intelligent et/ou connectés. Il faut donc développer de nouveaux procédés de fabrication permettant de répondre à cette attente tout en minimisant l’impact de tels objets sur l’environnement. Cette problématique relève d’un défi sociétal majeur.
 L’objectif de cette thèse consistera à développer un procédé de fabrication additif et plus respectueux de l’environnement, d’électronique à la surface d’objets de la vie quotidienne. L’application visée sera la mesure de déformation induite par un stress mécanique. Le champ des applications est vaste et peut couvrir aussi bien le milieu médical (i.e., intégration de capteurs de déformation sur des prothèses) que le milieu de la maintenance préventive (i.e., intégration de capteur de déformation sur des pièces fonctionnelles soumises à des contraintes mécaniques). Le département Microélectronique et Microcapteurs a la maîtrise des briques de base nécessaires à la réussite de l’étude : Il a récemment déposé un brevet sur la réalisation d’électronique (solvant transfer printing) pouvant être transférée de façon conformable à la surface d’un objet. L’une des innovations majeures consiste en l’adaptation des procédés de fabrication habituellement utilisés en microélectronique afin de réaliser de l’électronique sur un substrat hydrosoluble. La dissolution de ce substrat préalablement au report de l’électronique sur l’objet permet un dépôt extrêmement conforme de cette dernière sur ce dernier. Ce procédé de fabrication a démontré son caractère innovant et a mené à la publication de résultats à l’état de l’art.[1-3]

Réferences:

[1]  Le Borgne, B., De Sagazan, O., Crand, S., Jacques, E., & Harnois, M. (2017). Conformal electronics wrapped around daily life objects using an original method: water transfer printing. ACS applied materials & interfaces, 9(35), 29424-29429.
[2] Le Borgne, B., Jacques, E., & Harnois, M. (2018). The Use of a Water Soluble Flexible Substrate to Embed Electronics in Additively Manufactured Objects: From Tattoo to Water Transfer Printed Electronics. Micromachines, 9(9), 474.
[3] Le Borgne, B., Liu, S., Morvan, X., Crand, S., Sporea, R. A., Lu, N., & Harnois, M. (2019). Water Transfer Printing Enhanced by Water‐Induced Pattern Expansion: Toward Large‐Area 3D Electronics. Advanced Materials Technologies, 4(4), 1800600.