Printability and Electrical Response of the Sepia Melanin Bio-Pigment on Paper for Sustainable Printed Electronics

Mots clés: Biopigment, électronique organique imprimée, développement durable, encre biosourcée, Sépia melanine. Les matériaux électroniques organiques représentent un intérêt pour le développement de technologies durables dans les domaines de l’électronique et du stockage électrochimique d’énergie. Les déchets liés aux équipements électroniques et électriques, par leur accumulation, peuvent engendrer des effets toxiques sur la santé et l’environnement. L’impression de matériaux électroniques organiques sur papier se révèle être une alternative compostable, permettant de réduire ces déchets. La Sépia mélanine est une des formes naturelles de l’eumélanine, un pigment foncé (noir-marron), pouvant être extrait à partir de l’encre de seiche (Sepia Officinalis). Ce pigment est abondant par sa présence au sein de beaucoup d’espèces vivantes, en particulier pour les fonctions biologiques qu’elle apporte. La Sépia mélanine est principalement constituée d’unités monomériques telles que des groupes fonctionnels d’indoles. Après plusieurs étapes de polymérisation et d’arrangement structurel de ces unités, des granules de taille nanométrique peuvent être formées. Récemment, l’impression de fines couches d’encres à base de Sépia mélanine ont permis de démontrer la prédominance d’un transport de porteurs de charge de type électronique dans ce pigment. Ce qui est inusuel pour de matériaux d’origine biologique dont le type de transport est souvent ionique. Ce travail implique l’étude de l’imprimabilité sur support papier Kromekote®, ainsi que des réponses électriques d’encres à base de Sépia mélanine. Le support papier est pré-imprimé par flexographie avec un motif d’électrode dont la distance inter-électrode est de l’ordre d’une centaine de micromètres. L’étude de l’imprimabilité des encres à base de Sépia mélanine repose sur des tests rhéologiques et de mouillabilité. Les réponses électriques, quant à elles, sont obtenues à partir de mesures potentiostatiques (courant-temps à voltage constant, I-t) et de caractéristiques courant-potentiel (I-V) conduites entre 0 et 10 V à différentes vitesses de balayage du voltage de 1 à 500 mV/s. L’influence de l’humidité sur la réponse électrique est étudiée au travers de ces mêmes mesures électriques dans différentes conditions atmosphériques (azote sec, air ambiant et air humide). Les premiers résultats témoignent d’une conductivité des dispositifs prometteuse, offrant des opportunités pour une électronique plus respectueuse de l’environnement.