Printable and Stretchable Polymers and Liquid Metal Composites for Wearable Electronics

L’impression a suscité un intérêt considérable en tant que technique de fabrication clé en raison de sa simplicité de mise en œuvre, de son faible coût et de sa grande capacité de personnalisation. Dans ce contexte, les matériaux pouvant être mis en solution, tels que les polymères, constituent des candidats idéaux pour l’électronique imprimable, car ils forment facilement des solutions ou des suspensions avec des solvants. Cette thèse de doctorat porte sur la fabrication de dispositifs portables utilisant des matériaux conducteurs souples rendus possibles grâce aux techniques d’impression. Dans un premier temps, des transistors électrochimiques organiques entièrement imprimables ont été fabriqués en utilisant un hydrogel de poly(alcool vinylique) (PVA) comme électrolyte et le polymère conducteur poly(3,4-éthylènedioxythiophène):polystyrène sulfonate (PEDOT:PSS) comme matériau de canal. Des électrodes d’argent extensibles ont été utilisées pour les contacts drain/source, la grille et les interconnexions afin d’apporter une grande souplesse mécanique. La transconductance maximale et le rapport ON/OFF ont atteint respectivement 1,04 ± 0,13 mS et 830. En raison de la structure du réseau hydrogel et des différences de composition en solvants, les dispositifs présentant différentes formulations de gel ont montré des réponses transitoires et des stabilités opérationnelles à long terme distinctes. Le dispositif est resté stable pendant 50 jours et a supporté une déformation en traction allant jusqu’à 110 %, ce qui le rend adapté aux contraintes mécaniques attendues dans l’électronique portable. De plus, comme tous les composants imprimés étaient mécaniquement déformables, les transistors obtenus étaient entièrement extensibles, démontrant leur pertinence pour les applications électroniques portables.