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Qu'est-ce que la technologie de l'encre conductrice et comment est-elle utilisée?

Qu'est-ce que la technologie de l'encre conductrice et comment est-elle utilisée?

L'encre conductrice est un matériau fantastique qui vous permet de dessiner des circuits de travail sur divers matériaux comme le papier ou les textiles. Il y a eu beaucoup de battage médiatique ces dernières années sur la façon dont il remplacera éventuellement les circuits traditionnels.

Mais est-ce vrai?

Ici, nous allons explorer ce qu'est l'encre conductrice, comment elle est fabriquée, ses avantages et ses inconvénients, et voir dans quelles industries elle est actuellement utilisée.

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Qu'est-ce que l'encre conductrice?

L'encre conductrice, comme son nom l'indique, est une forme d'encre qui peut conduire l'électricité. Dans la plupart des cas, l'encre est imprégnée d'un matériau conducteur, comme le graphite ou l'argent, pour permettre la conduction électrique.

Pour certains, c'est une panacée technologique qui peut, un jour, permettre l'impression de circuits électriques sur papier ou autres surfaces souples. Il pourrait même être utilisé en utilisant la technologie jet d'encre.

Outre les encres, certaines entreprises, comme Bare Conductive au Royaume-Uni, ont produit des peintures qui peuvent également conduire l'électricité. Fonctionnant un peu comme les encres conductrices, la peinture conductrice peut être utilisée comme soudure à froid, pour réparer les PCB et bien d'autres applications.

Mais nous n'en sommes pas encore là. Ils ne sont, par exemple, pas sans inconvénients (comme lors du lavage de textiles par exemple).

«Il existe déjà des circuits imprimés simples fabriqués avec des encres conductrices. Par exemple, certains systèmes de métro et de train les utilisent pour imprimer des circuits sur des passes jetables. Mais l'inconvénient des circuits à encre conductrice est leur résistance. Le métal solide et pur sera toujours plus conducteur. que les paillettes ou la poudre dans l'encre conductrice, donc les circuits en cuivre solide seront plus efficaces avec l'énergie électrique et généreront moins de chaleur », selon scienceline.ucsb.edu.

Cela étant dit, ils présentent de grands avantages pour de nombreuses industries.

"Les encres conductrices peuvent être un moyen plus économique de poser des traces conductrices modernes par rapport aux normes industrielles traditionnelles telles que la gravure du cuivre à partir de substrats plaqués cuivre pour former les mêmes traces conductrices sur les substrats pertinents, car l'impression est un processus purement additif produisant peu, "note Wikipédia.

Cette encre a aujourd'hui plusieurs utilisations et est couramment utilisée dans l'impression de structures métalliques. Pourtant, à ses débuts, la plus grande impulsion derrière son développement était dans les industries de la technologie portable et du textile électronique.

"L'encre conductrice est le composant le plus important de [l'impression] de structures métalliques. Plusieurs matériaux conducteurs pourraient être envisagés à cette fin, tels que les polymères conducteurs, le carbone, les composés organiques / métalliques, les précurseurs métalliques et les NP métalliques. La plupart des encres conductrices sont basé sur des NPs métalliques », selon scienceirect.

Les encres conductrices présentent de nombreux avantages par rapport aux autres solutions existantes. L'un des plus importants est qu'il peut être facilement personnalisé pour répondre à un large éventail d'exigences de l'industrie.

Pour les textiles électroniques, par exemple, les encres conductrices sont une excellente option car elles peuvent être appliquées après la fabrication du produit principal. En d'autres termes, il peut être ajouté plus tard sans interférer avec le processus de production textile.

Ceci est rendu possible parce que les encres peuvent être laminées et transférées à la chaleur comme le sont les graphiques aujourd'hui. Il existe également des innovations en cours sur l'utilisation de couches sacrificielles.

À quoi sert l'encre conductrice?

Les encres conductrices ont une variété d'applications.

Par exemple, les encres conductrices infusées d'argent ont tendance à être utilisées pour imprimer des étiquettes RFID telles qu'elles sont utilisées dans les titres de transport modernes. Ils peuvent également être utilisés pour improviser ou réparer des circuits sur des circuits imprimés.

Ces encres peuvent également être utilisées dans les claviers d'ordinateur qui contiennent des membranes avec des circuits imprimés qui «détectent» lorsqu'une touche est enfoncée.

Les dégivreurs de pare-brise constitués de traces résistives appliquées sur le verre peuvent également comprendre des encres conductrices.

De nombreuses voitures plus récentes ont des traces conductrices imprimées sur une lunette arrière, servant d'antenne radio.

Mais ils ont d'autres utilisations. Par exemple, ils ont des applications dans les marchés et industries suivants (crédit à idtechex.com):

  • Photovoltaïque
  • Electronique de puissance
  • Blindage EMI
  • Electronique dans le moule (automobile, électroménager, etc.)
  • Textile électronique et électronique portable
  • Antennes 3D et impression conforme
  • Electronique hybride flexible (FHE)
  • Électrodes de bord d'écran tactile, automobile (désembueur, capteurs d'occupation de siège, chauffages de siège, etc.)
  • Electronique imprimée en 3D
  • Condensateurs céramiques multicouches (MLCC)
  • Remplacement ITO (hybride, impression directe, etc.)
  • Imprimé piézorésistif
  • Capacitifs et biocapteurs
  • PCB (bricolage / amateur, professionnel, graine et assiette)
  • RFID (HF, UHF)
  • TFT et mémoire imprimés
  • Éclairage OLED et LED de grande surface
  • Lecteurs électroniques flexibles et écrans réfléchissants
  • Appareils de chauffage de grande surface (batterie, installation, siège, etc.)
  • Stylos conducteurs
  • Numériseurs

L'encre conductrice est-elle un bon conducteur d'électricité?

Bref, oui, mais pas autant que les matériaux plus traditionnels utilisés pour fabriquer des circuits électriques, du moins pour l'instant.

Pour qu'un matériau conduise l'électricité, il doit permettre le mouvement d'électrons à travers lui. Les matériaux conducteurs laissent donc passer un courant électrique.

Certains matériaux sont naturellement capables de le faire, le premier exemple étant les métaux. Mais les métaux ont tendance à être, sous leur forme «naturelle», solides à température et pression ambiantes - à l'exception notable du mercure.

Afin de contourner cela pour produire de l'encre, des matériaux conducteurs (comme les métaux) doivent être inclus dans un milieu liquide tout en conservant autant de potentiel conducteur que possible.

Une solution courante consiste à produire des nanoparticules métalliques qui sont entraînées avec un milieu liquide.

"Ces nanoparticules sont de minuscules sphères de métal, si petites que vous pourriez en contenir plus de 5 millions dans la période à la fin d'une phrase. Chaque nanoparticule peut conduire l'électricité, et lorsque des chaînes de nanoparticules se forment, comme des perles dans un collier, les électrons peuvent voyager. d'une nanoparticule à l'autre », selon scienceline.ucsb.edu.

Lorsque l'encre sèche enfin, la chaîne de nanoparticules interconnectées est verrouillée. Cela forme une voie conductrice permanente pour que l'électricité circule à travers l'encre séchée.

Cependant, cela repose sur la création aléatoire ou quasi-aléatoire de chemins de nanoparticules métalliques dans l'encre lorsqu'elle est utilisée. En vertu, des films d'encre plus épais augmentent la probabilité que suffisamment de chemins de nanoparticules se forment pour une conduction électrique suffisante.

Bien qu'ils soient toujours très conducteurs, ils sont intrinsèquement moins conducteurs que l'utilisation de solutions d'encre non conductrices. Actuellement, la plupart de la fabrication de micropuces, par exemple, nécessite des épaisseurs bien inférieures à la quantité requise d'encre conductrice nécessaire pour le travail.

Pour cette raison, il est peu probable que cette méthode de création de circuits électriques remplace la méthode actuelle de production de cartes de circuits imprimés. Bien sûr, à mesure que la technologie des encres conductrices s'améliore, nous pouvons voir un moment où l'encre conductrice peut contester les solutions conventionnelles.

Comment fabriquez-vous une peinture conductrice au graphite?

Nous avons déjà abordé cela un peu plus haut, mais effectivement, ils sont fabriqués en mélangeant de minuscules particules de matériaux conducteurs avec des milieux liquides non conducteurs. L'idée est d'utiliser un milieu liquide qui peut s'écouler relativement librement tout en construisant une chaîne de matériaux conducteurs derrière lui.

Une fois le milieu liquide sec, il devrait, en théorie, verrouiller les particules conductrices (ou inclusions) en place laissant un circuit terminé.

Il existe différentes façons de le fabriquer et vous pouvez même en fabriquer un lot de bricolage de base. Par exemple, IEEE a un petit tutoriel pratique si vous voulez vous y mettre vous-même.

Evidemment, prenez toutes les précautions de sécurité nécessaires si vous souhaitez tenter cela!


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