pour des applications biomédicales
Écrit par : Tessa Reder et Kate Laing | Voltera
Experimenting in the world of Flexible Hybrid Electronics (FHE) comes with a variety of hurdles. Printing technologies are vastly different in terms of materials compatibility and have pros and cons that make them suitable for particular applications. Choosing materials that match the printing technology you intend to use is the most important decision you’re going to make.
NOVA, la nouvelle plateforme d'écriture directe (DIW), de distribution de précision et d'impression 3D de Voltera pour l'électronique imprimée, modifie le paysage sur lequel se construit le domaine de la FHE. En offrant la possibilité d'expérimenter avec n'importe quel matériau sérigraphiable, de personnaliser et de redessiner des modèles à la volée, NOVA permet une flexibilité des matériaux qui n'a jamais été expérimentée auparavant.
"La fabrication additive transforme ce qu'est l'électronique, ainsi que son rôle dans le monde qui nous entoure. Si vous voulez imprimer sur un élastomère thermoplastique étirable, comme un matériau caoutchouteux, avec NOVA, vous pouvez le faire. Et tout d'un coup, vous avez un dispositif électronique qui a les propriétés mécaniques de la peau. C'est quelque chose qui n'était jamais possible auparavant avec l'électronique traditionnelle", a déclaré Matt Ewertowski, chef de produit chez Voltera, lors d'une interview podcast Made in Ontario avec le professeur Gerd Grau, directeur du laboratoire E-AM de l'Université York.
À mesure que la technologie de l'électronique additive évolue, des chercheurs comme le professeur Grau et son groupe repoussent les limites de la façon dont le processus de fabrication additive peut révolutionner la conception des produits dans toutes les industries.
Le professeur Grau et Yoland El-hajj, étudiant en maîtrise, ont commencé à explorer le potentiel de l'impression par extrusion, également connue sous le nom de technologie d'écriture directe, pour fabriquer des électrodes de tatouage. La technologie des capteurs utilisée actuellement dans le secteur médical peut être encombrante, lourde et inconfortable pour les patients, surtout lorsqu'elle doit être portée pendant de longues périodes.
La recherche sur les tatouages biomédicaux imprimés s'appuyait jusqu'à présent sur les méthodes de fabrication traditionnelles, qui sont coûteuses et complexes, et la majorité des tatouages à électrodes utilisent des matériaux organiques à faible conductivité. Après avoir identifié cette lacune dans la microfabrication d'électrodes médicales imprimées, M. El-hajj a cherché à explorer le potentiel de procédés de microfabrication plus accessibles et plus efficaces, notamment l'impression par extrusion.
Inkjet and Extrusion Printed Silver Biomedical Tattoo Electrodes est une préimpression de l'article final de la thèse d'El-hajj, qui doit être soumis pour publication dans un journal plus tard cet été. Il examine la qualité des électrodes de tatouage biomédical fabriquées à l'aide des technologies NOVA et DIW par rapport à celles réalisées par une voie plus traditionnelle, comme la technologie à jet d'encre.
Les deux méthodes d'impression ont été optimisées pour imprimer des encres conductrices à base d'argent sur du papier de tatouage et les électrodes de tatouage résultantes ont été comparées en fonction de leur résistance à la feuille, de leur impédance et de leurs performances mécaniques en termes de déformation par flexion. El-hajj et son équipe ont utilisé des encres à base d'argent en raison de leur haute conductivité, de leur robustesse mécanique, de leur biocompatibilité et de leur coût.
Figure 1 : Electrode tatouée en argent imprimée par extrusion (en haut) et électrode snap conventionnelle (en bas)
Les résultats de la recherche d'El-hajj et al indiquent que les traces imprimées à l'aide de la technologie DIW ont une résistance et une impédance de feuille améliorées par rapport aux traces imprimées à l'aide de la technologie jet d'encre. Le mécanisme proposé pour ces différences est que la viscosité des encres conductrices DIW est significativement plus élevée que les encres utilisées dans la technologie jet d'encre qui sont de faible viscosité et ont une proportion relativement élevée de solvant. Les encres DIW ne sont donc pas absorbées aussi facilement par le papier de tatouage utilisé comme substrat, ce qui permet d'obtenir des traces électriques plus robustes et une meilleure conductivité par rapport aux encres pour jet d'encre.
"Il existe un grand potentiel pour la fabrication d'électrodes médicales à l'aide de méthodes d'impression, et avec l'utilisation de matériaux plus robustes. Les techniques basées sur l'impression peuvent offrir de nombreux avantages pour les capteurs médicaux, comme la flexibilité des matériaux et des motifs et la personnalisation de la structure du capteur. En outre, des matériaux plus robustes sur le plan électrique et mécanique peuvent être mis en œuvre à l'aide de matériaux flexibles", explique M. El-hajj.
Les progrès réalisés dans les processus de fabrication électronique additive permettent aux scientifiques, aux chercheurs et aux développeurs de produits de repousser les limites de l'innovation électronique, en partie grâce à la variété des matériaux avec lesquels et sur lesquels on peut imprimer. Grâce à l'expérimentation de différents matériaux et applications, les utilisateurs de NOVA - dont l'équipe de recherche du professeur Grau - étudient et développent des techniques de fabrication additive pour créer une nouvelle génération d'électronique au potentiel transformateur. [This is automatically translated from English]
