Tout ce dont vous avez besoin est un marqueur rouge et un laser pour construire un capteur
Peut-être sans le savoir, nous gardons un bon nombre de capteurs dans nos poches. Dans le seul smartphone, il y a au moins l' accéléromètre pour détecter le mouvement, le gyroscope pour la rotation, le capteur de proximité qui détecte l'approche de notre oreille, le capteur d'empreintes digitales pour l'identification faciale. Et la liste s'allonge si l'on inclut d'autres appareils électroniques que nous utilisons au quotidien : des montres connectées aux ordinateurs portables , sans oublier tous les capteurs de la maison pour la domotique. En bref, nous vivons entourés d’un monde sensoriel, essentiel à la collecte de données.
Le marché des capteurs devrait enregistrer un TCAC (taux de croissance annuel composé) de 7,8 % au cours de la période de prévision au cours des cinq prochaines années , et 50 % des appareils connectés au réseau seront IoT. On comprend alors pourquoi un nombre croissant de recherches se concentrent sur l’ingénierie des capteurs, pour le développement de matériaux moins coûteux et de procédés plus efficaces. Mais il n’existe pas qu’un seul matériau pour les capteurs – tout dépend du type d’utilisation – même si le silicium est certainement le plus utilisé en électronique. Une découverte très importante pour les capteurs vient d’Italie, qui pourrait représenter une petite mais grande révolution. Et nous y sommes arrivés presque par hasard, comme nous le raconte Francesco Greco, professeur de bio-ingénierie à l'Institut de BioRobotique de la Scuola Superiore Sant'Anna de Pise . Un de mes doctorants, Alexander Dallinger, de l'Université de Graz en Autriche, où j'étais alors en phase de transition, expérimentait des matériaux polymères pour tenter de les convertir en graphène à l'aide d'un laser. Par hasard, il a marqué une zone à tester avec un marqueur rouge, qui, au passage du faisceau laser, a fait apparaître une trace noire, typique de la formation du graphène. De là, a commencé l'investigation scientifique qui a conduit à la découverte d'une substance chimique, contenue dans le rouge, l'éosine Y, qui résiste au passage du laser, à des températures d'environ 3 000 degrés et permet la formation d'un graphène poreux, non cristallin "avec lequel créer à la fois « Un matériau conducteur qui produit des capteurs sans procédés chimiques ni solvants » à très faible coût, car l'encre est peu coûteuse et le procédé ne nécessite ni environnements contrôlés ni équipements complexes. Le laser permet en effet de graver des récompenses ou des plaques et, « au lieu de monter des circuits ou des capteurs, souvent lourds, coûteux et encombrants, sur des objets, nous pouvons les graver directement là où c'est nécessaire », explique le professeur Greco.
D'un point de vue applicatif, des circuits et des capteurs peuvent être créés sur de nombreuses surfaces telles que le verre, la céramique, le bois, les tissus et de nombreuses applications technologiques peuvent être émises. Dans le domaine de l'électronique imprimable , les encres conductrices (par exemple constituées de particules métalliques) sont normalement utilisées pour créer des circuits et des capteurs, tandis que « avec cette approche, vous pouvez utiliser l'impression d'une encre colorée très normale et ensuite définir le circuit ou le capteur en graphène ». Un domaine particulièrement important dans lequel il est nécessaire de surveiller localement la température est celui des puces d’ordinateurs et de smartphones qui ont tendance à surchauffer et le maintien de la bonne température est essentiel à leur fonctionnement. « Notre technique nous permet de créer des capteurs de température de manière non invasive sur le boîtier ou même directement sur le packaging de la puce , sans augmenter la taille et le poids. »
En allant plus loin, on pense au secteur automobile . Nos voitures sont désormais connectées et les capteurs sont très courants non seulement pour les fonctions électroniques, mais aussi pour les composants mécaniques, mais aussi pour les parties de la carrosserie ou de l'habitacle où il est « nécessaire d'introduire des circuits, des capteurs de manière minimalement invasive, en évitant l'assemblage ou le câblage pour la création de capteurs environnementaux » argumente le professeur inventeur qui a breveté l'invention. Pour un usage plus quotidien , il serait cependant intéressant de connaître la température de notre tasse de café pour profiter du parfait moment de détente quotidienne. Et ce sera possible, apparemment avec des capteurs imprimables. Au lieu de cela, « pour les applications IoT, il pourrait être utilisé sur des objets à détecter qui sont capables de détecter des paramètres et de communiquer grâce à l'utilisation de technologies sans fil ».
Parallèlement, les recherches se poursuivent, car l'intention est d'étendre le champ d'application pour développer des capteurs physiques et chimiques de température, de déformation, de pression destinés à des applications industrielles ou à des dispositifs médicaux ou à les intégrer sur des surfaces robotiques, notamment dans le domaine pionnier de la robotique douce. Pour accélérer le rythme de la durabilité, l'équipe de recherche de Sant'Anna de Pise explore un autre domaine : l'utilisation de colorants naturels dérivés de déchets végétaux ou alimentaires avec des structures chimiques similaires à celles de l'éosine, à partir de laquelle le graphène a été développé. Pour réduire l'impact sur l'environnement.
La Repubblica
