Le plastique, c’est électromécanique
Très employés comme capteurs inertiels dans les smartphones aussi bien que dans les manettes de jeux, les microsystèmes électromécaniques, ou MEMS, remportent un fort succès commercial. Généralement conçus en silicium, ils ne sont cependant pas toujours les mieux adaptés à des applications de capteurs chimiques et biologiques. Dans ce contexte, des chercheurs du laboratoire de l’Intégration du matériau au système ont réalisé des MEMS en matériaux polymères aux performances électromécaniques très prometteuses.
Ces MEMS produits au laboratoire de l’Intégration du matériau au système (IMS, CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP) sont inspirés de l’électronique flexible et intègrent un transistor spécialement développé pour convertir entre eux les signaux électroniques et mécaniques. La réponse d’un polymère piézoélectrique, qui génère une charge électrique quand il est soumis à une déformation mécanique, va être amplifiée par un transistor à effet de champ organique (OFET). La déformation du MEMS peut alors être mesurée avec une sensibilité remarquable. Combinés à des méthodes simples de fabrication réduisant nettement leur coût, ces MEMS organiques bénéficient des nombreuses propriétés différentes offertes par les matériaux polymères, pouvant être choisies « sur mesure » selon les applications voulues.
Intégrés et fabriqués sur un substrat plastique déformable, ces MEMS ont été utilisés pour des mesures d’humidité. Ils ont été recouverts d’un film d’hydrogel dont le volume change en présence d’humidité, ce qui provoque une déformation que le transistor piézoélectrique va mesurer. Cet exemple montre le potentiel des MEMS organiques intégrés comme capteur chimique. L’emploi d’autres couches sensibles que l’hydrogel devrait ouvrir de nouvelles applications, en particulier dans les domaines de la pharmacologie, de l’agroalimentaire, de l’environnement ou de la sécurité. Tout comme les LED organiques ont tendance à remplacer leurs homologues inorganiques pour l’affichage, les MEMS organiques permettront de proposer des solutions innovantes et à bas coût, complémentaires aux approches silicium, notamment dans le domaine des capteurs et de l’énergie.
Références :
Piezoelectric polymer gated OFET: Cutting-edge electro-mechanical transducer for organic MEMS-based sensors
D. Thuau, M. Abbas, G. Wantz, L. Hirsch, I. Dufour & C. Ayela
Scientific Reports 6, 38672 (décembre 2016)
DOI : 10.1038/srep38672