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Semi-conducteur à base de papier : la clé de l’électronique jetable ?

semi-conducteur à base de papier

Une équipe de chercheurs japonais des universités d’Osaka, Tokyo, Kyushu et Okayama a mis au point un nouveau matériau semi-conducteur fabriqué à base de cellulose. Une alternative à la fois économique et écologique qui pourrait marquer le début d’une électronique durable entièrement fabriquée à partir de matériaux d’origine végétale. Ce semi-conducteur à base de papier pourrait être utilisé pour la fabrication de capteurs pour les appareils portables et l’électronique jetable.

Dirigée par Hirotaka Koga, cette équipe de chercheurs a développé des matériaux semi-conducteurs structurés en réseau 3D. Ceci en concevant des blocs de construction avec  des nanofibres de cellulose dérivées de la pâte de bois. Il en résulte un papier semi-conducteur pouvant être conçu avec des surfaces d’un diamètre de plus de 20 cm.

Selon l’équipe, ce nouveau nanopapier de cellulose semi-conducteur qu’ils ont baptisé CNP peut s’adapter à une large gamme d’applications. Des capteurs de vapeur d’eau aux électrodes des biopiles enzymatiques. De fait, il est possible de façonner le papier en différents modèles. Tandis que la conductivité électrique du matériau est réglable entre 1012 Ω cm et 10-2 Ω cm. Cela en ajustant simplement  la concentration de porteurs de charge (électrons et trous) dans la structure.

S’il s’avère fiable et pratique, ce matériau semi-conducteur à base de papier pourrait conduire à une électronique plus soucieuse de la planète. Non seulement il permettrait de réduire les coûts de fabrication. Mais aussi l’utilisation de matière première non renouvelable comme le platine, l’or et le palladium. Il permettra également de jeter les appareils électroniques sans effets néfastes sur l’environnement.

Découpage et pliage du semi-conducteur à base de papier

Pour la fabrication du matériau semi-conducteur à base de papier, Koga et son équipe ont utilisé de la nanocellulose en suspension dans l’eau combinée à des techniques de pliage de papier origami et de découpage kirigami. Après le séchage, le matériau a bénéficié d’un traitement à l’iode pour protéger sa nanostructure et conserver ses propriétés semi-conductrices.

D’après l’équipe, il est tout à fait possible de modifier davantage les propriétés électriques et chimiques du matériau. Cela, en ajustant sa structure moléculaire. Notamment en le dopant avec d’autres espèces d’atomes. Cela démontre comment ce nouveau matériau pourrait être utilisé dans la création de composants électroniques flexibles pour les appareils portables.

Par ailleurs, ce matériau semi-conducteur à base de papier pourrait permettre de créer des appareils électroniques biodégradables. Le tout en limitant considérablement l’utilisation de composés nocifs.

Évidemment,  seule une démonstration en grandeur nature permettra de déterminer s’il s’agit réellement d’une opportunité à saisir pour la transition vers l’électronique jetable.

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