Des scientifiques de l’Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk (DGIST) en Corée ont fabriqué un matériau flexible qui s’illumine lorsqu’il est étiré et/ou lorsqu’un champ électrique est appliqué. Les résultats ont été publiés dans la revue Examens de physique appliquée et sont prometteurs pour le développement de dispositifs brillants, durables et extensibles à utiliser, par exemple, comme écrans cutanés interactifs et dans la robotique douce.
« Notre matériau surmonte les défis des dispositifs » électroluminescents pilotés par courant alternatif « (ACEL) qui sont actuellement en cours de développement », explique Soon Moon Jeong de la division des technologies énergétiques de DGIST. « Les appareils actuels n’offrent pas autant de luminescence que les scientifiques visent en raison de problèmes de conception. »
Les dispositifs ACEL doux et électroluminescents sont fabriqués en prenant en sandwich un composé électroluminescent entre deux couches d’électrodes. Mais pour que la lumière au milieu atteigne la surface et soit réellement vue, il faut qu’au moins une des couches d’électrodes soit transparente. Ceci, cependant, conduit à plusieurs problèmes selon le type de matériau utilisé, comme l’électrode étant cassante ou difficile à fabriquer.
Jeong et ses collègues ont surmonté ce problème et d’autres problèmes de conception dans les dispositifs ACEL en insérant des électrodes à nanofils d’argent extensibles en parallèle entre deux couches électroluminescentes constituées de particules de sulfure de zinc dopées aux ions cuivre incorporées dans du polydiméthylsiloxane (ZnS:Cu/PDMS). ZnS:Cu/PDMS a une propriété intéressante : il génère de la lumière lorsqu’il est déformé. C’est ce qu’on appelle la mécanoluminescence. En ajoutant les électrodes en nanofils d’argent, le dispositif devient également électroluminescent. En d’autres termes, l’application d’un champ électrique fait briller le matériau. « Notre appareil est unique en ce sens qu’il peut produire simultanément de la mécano et de l’électroluminescence », explique Jeong.
La conception permet également l’utilisation de couches électroluminescentes épaisses contrairement aux appareils ACEL précédents qui ne peuvent utiliser que des couches suffisamment minces pour appliquer un champ électrique puissant entre les deux électrodes. La nouvelle conception surmonte ce problème en insérant les électrodes sous forme de fils ultra-minces à l’intérieur du matériau électroluminescent. Le matériau plus épais produit 3,8 fois plus de luminosité électroluminescente que les autres appareils ACEL.
« Notre structure proposée pourrait actuellement être utilisée dans des panneaux d’affichage extérieurs à grande échelle ou des bannières électroluminescentes, en raison de sa robustesse contre les facteurs environnementaux et de sa conception simple », explique Jeong.
L’équipe souhaite ensuite améliorer l’électroluminescence de l’appareil en réponse à un faible champ électrique. Pour y parvenir, ils prévoient d’organiser les nanofils d’argent dans diverses directions, au lieu d’être parallèles comme avec le dispositif actuel.
Seongkyu Song et al, Émission de lumière brillante et uniforme à partir de systèmes de conversion d’énergie extensibles à double canal : Exploitation simultanée d’excitations électriques et mécaniques, Examens de physique appliquée (2022). DOI : 10.1063/5.0080090
Fourni par DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)