À première vue, l'idée de la chercheuse de l'Empa Evgeniia Gilshtein semble discrète - ou plus précisément : invisible. Ce qui ressemble au premier abord à un simple film transparent dissimule un tout nouveau niveau de sécurité. Des boutons invisibles sont imprimés sur le matériau porteur transparent, dont la position n'est connue que de l'initié. Ces circuits peuvent être connectés à une serrure de porte en tant que code d'accès, par exemple. Si les boutons du film polymère sont touchés avec un doigt dans un ordre précis, la serrure de la porte peut être ouverte.

Sécurité cachée : des capteurs invisibles imprimés avec de l'encre conductrice sont dissimulés dans ce film transparent apparemment simple. Image : Empa

L'équipe de recherche du laboratoire "Films minces et photovoltaïque" de l'Empa à Dübendorf, où travaille Evgeniia Gilshtein, a déjà réussi à imprimer des circuits électroniques et des capteurs sur des films polymères . Avec des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer (PSI) et de l'EPFL, ils ont appliqué des transistors à couche mince sur du papier et des films PET dans le cadre du projet de recherche FOXIP (abréviation de "Functional OXIdes Printed on Polymers and Paper").

Pour ce faire, l'équipe utilise des oxydes métalliques transparents et conducteurs (TCO). L'encre conductrice peut être appliquée sur la surface à l'aide d'une imprimante à jet d'encre, par exemple. "Bien sûr, nous n'utilisons pas des imprimantes de bureau ordinaires pour cela, mais les équipements hautement spécialisés du "Coating Competence Center" de l'Empa", précise Evgeniia Ghilshtein. Après tout, la précision avec laquelle l'électronique est imprimée est de l'ordre du micromètre.

Prototype : Seuls les initiés savent que le code d'accès doit être saisi sur la feuille située sur la charnière de la porte. Image : Empa

Aujourd'hui, le film de sécurité transparent est utilisé pour faire progresser l'une des nombreuses applications de cette technologie. "Le plus important pour nous était que le processus de fabrication additive de la feuille puisse également être utilisé à l'échelle industrielle", explique Evgeniia Gilshtein. La serrure de porte invisible pourrait être utilisée dans les banques ou les hôpitaux, par exemple, mais aussi chez les particuliers.

Pour rendre l'encre à nanoparticules contenant du métal plus transparente et plus conductrice que les produits conventionnels, les chercheurs ont fait un élégant détour dans le processus de production : après avoir imprimé les circuits sur la feuille de support, celle-ci a été teintée en bleu lors d'une étape suivante. Comme l'encre bleue, contrairement à un film transparent, peut absorber la lumière, cela permet maintenant de "brûler" l'encre sur le substrat au moyen d'une irradiation lumineuse à haute énergie. Au cours du processus, non seulement la couleur bleue disparaît, mais l'"encre secrète" faite d'oxyde d'étain et d'indium devient également invisible dans la même étape. "Il en résulte des circuits imprimés dont la conductivité est nettement supérieure à celle des solutions précédentes", explique Evgeniia Ghilshtein.

Les surfaces des capteurs sont invisibles à l'œil humain et peuvent être placées à des endroits appropriés, par exemple au-dessus de la charnière de la porte du premier prototype. Evgeniia Gilshtein : "Mais les circuits peuvent tout aussi bien être positionnés sur une vitre ou une poignée de porte incurvée." Le film est également couplé à un écran qui indique si le code a été correctement saisi. Grâce à un processus d'impression relativement simple, le nombre de capteurs peut être augmenté presque à volonté.

Dans le "Coating Competence Center" de l'Empa, les chercheurs utilisent des machines d'impression hautement spécialisées pour appliquer l'encre conductrice sur le substrat. Image : Empa

Combler le fossé entre la recherche en laboratoire et la production industrielle de revêtements - tel est l'objectif du "Coating Competence Center" (CCC) de l'Empa. Les recherches portent non seulement sur l'électronique imprimée, mais aussi sur les matériaux, les processus et les technologies de revêtement en général, ainsi que sur les méthodes de fabrication additive dans lesquelles les composants sont construits couche par couche. Le CCC est structuré comme un partenariat privé-public : L'idée est que tous les partenaires de la chaîne de valeur, de la science à l'industrie, travaillent ensemble pour développer de nouvelles technologies et trouver des solutions créatives. Le centre est ouvert aux collaborations avec des partenaires de l'industrie et de la recherche.

Evgeniia Gilshtein, chercheuse à l'Empa. Image: Empa

La nouvelle technologie de l'Empa pour l'électronique imprimée est actuellement finaliste du "OE-A-Competition 2021" : la chercheuse de l'Empa Evgeniia Gilshtein a déjà pu présenter son système de sécurité transparent au jury d'experts du concours organisé par l'association industrielle internationale "Organic and Printed Electronics Association". Le concours annuel récompense les innovations, les prototypes et les conceptions dans le domaine de l'électronique flexible, organique et imprimée. Depuis le 18 mars 2021, le vote est ouvert au jury public. Ici, vous pouvez soutenir la chercheuse de l'Empa et son projet par votre vote jusqu'au 25.3.2021. Alors s'il vous plaît : votez ! !!