L'électronique imprimée/flexible est depuis longtemps présentée comme la technologie qui rendra l'électronique omniprésente. Parmi les applications promises, citons les capteurs sans fil dans les emballages, les patchs cutanés qui communiquent avec l'internet et les bâtiments qui détectent les fuites pour permettre une maintenance préventive. Cependant, jusqu'à récemment, ces applications sont restées largement au stade du prototypage et du développement.
Cependant, 2021 a été une année passionnante pour l'électronique imprimée, avec de multiples applications atteignant l'adoption commerciale et des fonds importants affluant dans le secteur. Même lorsque les technologies ne sont pas encore commercialisées, les entreprises passent de plus en plus du développement de leur technologie et de la production de prototypes de démonstration spéculatifs à des projets de développement et de qualification pour des clients spécifiques.
Health Care/Wellness: Using Flexibility
Pour réussir à commercialiser l'électronique imprimée/flexible, il faut identifier les applications où ses différences par rapport à l'électronique conventionnelle apportent une valeur ajoutée significative. Les patchs électroniques pour la peau en sont un excellent exemple, avec des dispositifs flexibles à couches minces améliorant le confort des patients tout en permettant une surveillance continue des paramètres biométriques.
L'intérêt pour les patchs cutanés électroniques s'est vraiment accéléré en 2021, avec des portefeuilles de matériaux dédiés développés par des acteurs majeurs tels que Dupont et Henkel, et les patchs sont utilisés dans les hôpitaux. Cet essor est partiellement attribué à COVID-19, car les patients et les professionnels de la santé sont désormais beaucoup plus à l'aise avec les consultations à distance qui nécessitent une surveillance à domicile. En outre, de nombreux systèmes de soins de santé sont confrontés à un arriéré de patients après l'annulation d'opérations ou de dépistages, ce qui incite à adopter de nouvelles technologies susceptibles d'améliorer l'efficacité, par exemple en facilitant une sortie plus rapide de l'hôpital.
Automobile : Accompagner la transition vers les VE
Si les transitions vers l'électrification et l'autonomie des véhicules attirent beaucoup d'attention, elles s'accompagnent de l'adoption d'autres technologies qui, dans une certaine mesure, passent inaperçues. L'adoption croissante de l'électronique imprimée en est un exemple, avec des applications tant à l'intérieur qu'à l'extérieur.
Les intérieurs sont des cibles particulièrement prometteuses pour les innovations qui ajoutent de la valeur à l'expérience des occupants, car il est plus difficile pour les fabricants de différencier les VE en fonction du groupe motopropulseur. Il existe donc de nombreuses possibilités pour l'électronique imprimée/flexible d'ajouter des fonctionnalités supplémentaires au cockpit tout en facilitant une fabrication efficace. Les exemples incluent l'ajout d'écrans et de surfaces de contrôle capacitives plus nombreux et plus performants. En effet, des capteurs tactiles capacitifs rétroéclairés comprenant des films transparents à mailles métalliques imprimées incrustés et des pièces thermoformées, développés par PolyIC, ont été commercialisés dans des modèles Volkswagen lancés en 2021.
Les chauffages pour les applications automobiles suscitent également un intérêt croissant, car les véhicules électriques génèrent beaucoup moins de chaleur résiduelle. Si l'électronique imprimée est déjà utilisée pour certains chauffages de sièges, la mise en œuvre de chauffages fabriqués à partir d'encres conductrices à coefficient de température positif ou résistif dans les surfaces permettrait d'améliorer l'efficacité du chauffage et donc d'augmenter légèrement l'autonomie des VE. Des chauffages transparents, qui peuvent être fabriqués à partir de mailles métalliques, de nanotubes de carbone (NTC) ou de nanofils d'argent, sont également en cours de développement et d'essai, les premières applications visées étant les phares et les couvercles de capteurs.
Emballage intelligent : Les innovations techniques renforcent la faisabilité
L'emballage intelligent a reçu un coup de pouce significatif en vue d'une adoption généralisée en 2021, avec deux acteurs émergents qui ont levé 10 millions de dollars de financement pour augmenter la production et étendre leurs capacités techniques.
Défini comme l'intégration de fonctionnalités électroniques telles que des antennes et des capteurs dans l'emballage afin de suivre sa progression et son état tout au long de la chaîne d'approvisionnement et jusque dans les foyers, l'emballage intelligent est depuis longtemps considéré comme une application prometteuse de l'électronique imprimée/flexible. En effet, contrairement à l'électronique rigide conventionnelle, l'électronique imprimée/flexible est théoriquement compatible avec la production de rouleaux à très haut débit (R2R) pour permettre les très faibles coûts de production requis.
Cependant, malgré l'adoption généralisée des étiquettes RFID, les emballages intelligents avec détection intégrée sont restés jusqu'à présent limités à des applications de niche. Cela s'explique principalement par le fait que les objectifs de coût pour la plupart des applications d'emballage intelligent sont extrêmement difficiles à atteindre, notamment parce qu'il faut intégrer une source d'énergie ou une capacité de collecte d'énergie, un ou plusieurs capteurs, un circuit intégré de traitement et une antenne. En outre, l'emballage intelligent n'apporte généralement une valeur ajoutée que lorsqu'il facilite une solution intégrée avec le logiciel. Pour cela, il faut généralement pénétrer un marché à grande échelle et être adopté simultanément par plusieurs acteurs de la chaîne d'approvisionnement.
Afin de réduire le coût du matériel d'emballage intelligent et d'ouvrir ainsi la technologie à des applications de plus grande envergure, des technologies matérielles innovantes sont en cours de développement. PragmatIC, une entreprise basée au Royaume-Uni qui produit des circuits intégrés à oxyde métallique nativement flexibles, a levé 80 millions de dollars en financement de série C en octobre 2021. La principale proposition de valeur des circuits intégrés de PragmatIC est leur faible coût, potentiellement inférieur à 1 centime d'euro chacun. Si la RFID est l'application initiale, des circuits intégrés un peu plus complexes pour les applications de détection sont également en cours de développement.
Les capteurs qui récoltent l'énergie du rayonnement électromagnétique ambiant constituent une autre innovation prometteuse pour les emballages intelligents. Mis au point par la société américaine Wiliot, qui a levé 200 millions de dollars lors d'un tour de table de série C, ces capteurs sans fil et sans pile communiquent via Bluetooth. La détection basée sur les événements est utilisée pour ne communiquer que lorsque la position du capteur change, et ainsi réduire la consommation d'énergie. Les circuits intégrés de PragmatIC et Wiliot seront montés sur des substrats flexibles, avec des antennes souvent produites à partir d'encres conductrices - cette méthodologie de fabrication émergente qui combine l'impression et le montage des composants est appelée "Flexible Hybrid Electronics (FHE)" et fait l'objet d'un rapport spécifique d'IDTechEx.
Grâce à ces investissements qui facilitent la croissance des technologies qui résolvent certains problèmes de longue date, 2021 pourrait être l'année du coup d'envoi de l'adoption des emballages intelligents.
Bâtiments intelligents et IoT : Combinaison de la détection et de la récolte d'énergie
Les dispositifs IoT, définis ici comme un réseau de capteurs connectés sans fil pour des applications domestiques et industrielles, offrent des avantages tels que la maintenance prédictive et la surveillance de l'état. Ils représentent une grande opportunité pour l'électronique imprimée/flexible car ils doivent être abordables et avoir un facteur de forme compact pour s'intégrer dans les bâtiments, les équipements industriels, etc.
Malgré la proposition de valeur claire, l'alimentation des dispositifs IoT reste un défi car le remplacement des batteries est à la fois un gaspillage et un coût élevé si l'on tient compte du temps de maintenance. Un candidat émergent pour résoudre ce problème est le photovoltaïque organique (OPV). Si l'adoption à grande échelle du photovoltaïque organique s'est avérée difficile jusqu'à présent, cette technologie de récolte d'énergie est extrêmement bien adaptée à la récolte d'énergie en intérieur car elle est plus efficace que le photovoltaïque au silicium sous un rayonnement diffus de faible intensité. Les films sont également peu coûteux à produire par le biais d'un traitement en solution, tandis que leur facteur de forme flexible, en couche mince, améliore la durabilité et les possibilités d'intégration.
Les cellules OPV d'intérieur pour les dispositifs IoT à faible puissance sont développées par des entreprises telles que Epishine, Dracula Technologies et Ribes Tech. Cette technologie a gagné en popularité en 2021, avec les cellules OPV d'Epishine installées dans des produits de gestion des installations disponibles dans le commerce.
D'autres applications de l'électronique imprimée/flexible pour l'électronique imprimée dans les bâtiments intelligents profitent de la capacité de produire des dispositifs relativement simples de grande surface à un prix accessible. Les applications comprennent le chauffage et la détection des fuites, intégrés dans les matériaux de construction ou mis à niveau. En 2021, l'entreprise britannique Bare Conductive a lancé Laiier, qui cible ces applications - la détection des fuites à faible coût s'avère particulièrement intéressante pour le secteur des assurances, avec plusieurs projets en cours de développement.
L'année à venir
La commercialisation de l'électronique imprimée/flexible devrait se poursuivre en 2022 dans toutes les technologies et applications décrites ci-dessus, avec des capteurs tactiles capacitifs fabriqués à partir d'une maille métallique imprimée, des cellules OPV pour la collecte d'énergie à l'intérieur et des patchs électroniques de plus en plus flexibles.
Ressource :
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