Source : riken.jp
La technologie thermorétractable développée par une équipe entièrement RIKEN pourrait permettre de fixer des cellules solaires et des capteurs tactiles à des objets dont les formes les rendent difficiles à plastifier1.
Des études récentes ont indiqué que les panneaux de cellules solaires incurvées capturent la lumière du soleil plus efficacement que les panneaux plats par temps nuageux. Une façon de produire de l’électronique incurvée est d’utiliser des substrats de type caoutchouc, mais les cellules solaires sur de tels substrats ont généralement des performances beaucoup plus faibles. En revanche, les cellules solaires fabriquées sur des feuilles flexibles ont une efficacité élevée, mais peuvent être difficiles à attacher à des surfaces incurvées – un fait que quiconque a essayé d’emballer un ballon de football peut en témoigner.
Les chercheurs dirigés par Takao Someya du RIKEN Center for Emergent Matter Science ont réalisé que ce problème pouvait être surmonté en utilisant des films thermorétractables, qui sont couramment utilisés pour encapsuler des produits tels que les médicaments en vente libre. Alors que la plupart des appareils électroniques sont trop rigides ou fragiles pour être fixés à un film rétractable, l’équipe se spécialise dans la production de dispositifs ultraminces aux propriétés uniques.
« Lorsqu’un matériau devient plus mince, il devient plus flexible – c’est pourquoi nous pouvons froisser du papier d’aluminium à la main, mais nous pouvons également utiliser de l’aluminium pour fabriquer des vélos », explique Steven Rich, chercheur postdoctoral. « Bien que nous utilisions des matériaux rigides tels que les métaux et les plastiques, ils sont trois fois plus minces qu’un sac d’épicerie et peuvent se plier très brusquement sans se casser. »
Rich et trois collègues de RIKEN ont attaché une feuille de polymère non extensible mais flexible à un film rétractable, puis ont utilisé la microscopie pour observer la structure en couches lors de diverses expositions à la chaleur. Ces tests ont révélé que, comme la zone de l’appareil rétrécissait jusqu’à 70%, les feuilles ultraminces soulageaient la contrainte de compression en formant de minuscules rides et plis.
En contrôlant la taille de ces rides et en choisissant des matériaux capables de survivre à la fois à la chaleur et aux rides sévères, l’équipe RIKEN a découvert qu’ils pouvaient réduire les modules photovoltaïques organiques préfabriqués sur des objets ronds (Fig. 1) ainsi que ceux avec des angles vifs et des courbures irrégulières, y compris des roches en plastique et des poupées Japonaises traditionnelles Daruma.
Bien que les chercheurs aient anticipé que le rétrécissement pourrait endommager les composants photovoltaïques et réduire les performances de l’appareil, c’est le contraire qui s’est produit. Les expériences ont indiqué que les propriétés photoniques des structures de rides induites par le rétrécissement amélioraient l’absorption de la lumière, augmentant l’efficacité de conversion de puissance jusqu’à 17% par rapport aux dispositifs planaires.
L’équipe a également utilisé un emballage rétractable pour plastifier la poignée d’une tasse de thé avec un capteur tactile électronique , un exploit délicat qui sert d’exemple de la façon dont cette technologie pourrait être largement appliquée. « Nous pourrions intégrer des capteurs ainsi que des écrans, des systèmes de production d’énergie et des transistors pour créer des interfaces interactives », explique Rich.
