EP4705716A1 - Dispositif de mesure directe de courbure par effet flexoélectrique et procédé de fabrication associé - Google Patents

Dispositif de mesure directe de courbure par effet flexoélectrique et procédé de fabrication associé

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EP4705716A1
EP4705716A1 EP24727786.6A EP24727786A EP4705716A1 EP 4705716 A1 EP4705716 A1 EP 4705716A1 EP 24727786 A EP24727786 A EP 24727786A EP 4705716 A1 EP4705716 A1 EP 4705716A1
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EP
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layer
electrodes
semiconductor material
flexoelectric
electrode
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EP24727786.6A
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Benoit Guiffard
Julien LE SCORNEC
Maria SAADEH
Pierre Frere
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Rennes 1
Universite dAngers
Institut National des Sciences Appliquees de Rennes
CentraleSupelec
Nantes Université
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Rennes 1
Universite dAngers
Institut National des Sciences Appliquees de Rennes
Universite de Nantes
CentraleSupelec
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Abstract

Le dispositif (1) comprend une couche électromécanique active constituée d'un matériau semi-conducteur (40), avec deux polymères dont l'un au moins est conjugué, disposée entre deux électrodes métalliques (2a, 2b) pour être capable de générer une tension entre les deux électrodes (2a, 2b) lorsque le dispositif est plié. La couche électromécanique (4) a une épaisseur comprise entre 10 et 160 micromètres, au moins une des deux électrodes (2a, 2b) étant directement liée à cette couche. Les électrodes sont conçues flexibles et moins épaisses que la couche électromécanique active au sein d'une structure multicouche du dispositif. Le polymère conducteur PEDOT peut être l'un des polymères conjugués. Le dispositif flexoélectrique (1) obtenu, protégé le cas échéant dans un ensemble de protection (7) par un matériau d'encapsulation flexible d'épaisseur submillimétrique, est utilisable sous forme de bandeau, dans un capteur (C) permettant de détecter une courbure ou positionnement d'un objet.

Description

Dispositif de mesure directe de courbure par effet flexoélectrique et procédé de fabrication associé
Domaine technique
[0001] La présente invention concerne le domaine de la flexoélectricité et il est proposé plus particulièrement un dispositif flexible de mesure directe de courbure, ainsi qu’un procédé de fabrication d’un tel dispositif.
Technique antérieure
[0002] Le phénomène de couplage électromécanique est largement répandu dans divers matériaux artificiels et naturels. Dans un matériau piézoélectrique, il se produit une polarisation électrique lorsque ce matériau est soumis à une contrainte mécanique et, inversement, une déformation mécanique se déclenche en réponse à un champ électrique.
[0003] L'effet piézoélectrique résulte du déplacement relatif entre les atomes dans le cristal, et seuls les cristaux asymétriques peuvent produire l'effet piézoélectrique. L'effet flexoélectrique désigne le phénomène de polarisation électrique généré par un champ de déformation ou un gradient de déformation non uniforme. Contrairement à l'effet piézoélectrique, l'effet flexoélectrique peut également générer une polarisation électrique dans des matériaux ayant des cristaux centrosymétriques. Dans un solide de structure cristalline, le gradient de déformation entraîne un déplacement relatif non uniforme des atomes, ce qui rompt la symétrie d'inversion du cristal et génère une polarisation dans la structure. Alors que l'effet piézoélectrique est produit par une déformation uniforme, l'effet flexoélectrique est produit par une déformation non uniforme (gradient).
[0004] L'effet flexoélectrique peut être simplement défini comme le couplage entre le gradient de déformation et la polarisation dans les diélectriques solides. Il s’agit ainsi d’un mécanisme de transduction alternatif à l'effet piézoélectrique, permettant par exemple de détecter/mesurer directement la courbure de structures, par une mesure réalisée en flexion.
[0005] Il a été proposé un certain nombre de dispositifs utilisant la flexoélectricité, en particulier dans des applications de mesure de courbure ou de position. Des structures particulièrement flexibles sont souhaitables lorsqu’il s’agit de pouvoir mesurer des courbures importantes. Le document US 2011094306 prévoit ainsi de réaliser un textile complexe, intégrant une pluralité de lamelles, pouvant se placer en contact avec la surface d'un objet, afin que chaque lamelle se plie le long du contour de la surface de l'objet. La flexion de la lamelle flexoélectrique génère une tension de polarisation entre ses bords opposés, qui peut être mesurée par les électrodes pour déterminer le contour local de la surface de l'objet. Chaque lamelle peut être conçue avec du nitrure de bore (BN) ou du nitrure de bore et carbone (BC2N). Ce type de structure est complexe et, au niveau de chaque lamelle formant un capteur élémentaire, la flexion est réduite.
[0006] Dans le cas de courbures importantes, des capteurs souples et flexibles sont nécessaires et les élastomères polaires souples peuvent convenir à la mesure de la courbure. On connaît ainsi, par l’article Flexoelectric response in soft polyurethane films and their use for large curvature sensing; V . I. Merupo, B. Guiffard, R. Seveno, M. Tabellout, and A. Kassiba ; Journal of Applied Physics 122 (2017), une méthode d’élaboration d’un capteur mince et qui utilise la flexoélectricité dans le polyuréthane. Des systèmes de capteur utilisant d’autres polymères (PVDF par exemple) ont été aussi étudiés. Globalement, les coefficients de réponse flexoélectrique obtenus avec de tels matériaux hautement flexibles restent modestes, par exemple en ne dépassant pas la gamme allant de 10'10 C.m'1 à 10'8 C.rrr1.
[0007] Certaines structures de capteurs utilisant une couche centrale (formée à base d’un polymère électroactif ionique ou d’un élastomère à cristaux liquides) et un semi-conducteur organique réparti dans deux couches extérieures (faisant office d’électrodes flexibles) ont été proposées, par exemple par le document WO 2022081672. Le semi-conducteur organique peut être dopé (et même fortement dopé), comme dans le cas du PEDOT :PSS. Il est possible d’obtenir alors des capteurs de flexion de bonne sensibilité et utilisant une couche centrale mécaniquement robuste portant les électrodes constituées du semi- conducteur (ces électrodes étant bien plus minces).
Les deux documents suivants exposent des méthodes de fabrication de structures présentant des bons coefficients de réponse flexoélectriques, en utilisant un élément en acier inoxydable qui forme une électrode et sert de support pour le dépôt d’une couche de PEDOT:PSS:
- « Enhancing flexoelectricity in PEDOT:PSS polymer with soft treatments” - Saadeh et al. (Journal of Applied Physics, vol. 130),
- « Revealing the flexoelectric-like response of poly(3, 4 -ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate) thin films” - Saadeh et al. (Polymers for Advanced Technologies, vol. 31 ).
Problème technique
[0008] II existe encore un besoin pour concevoir, de manière accessible et simple, des capteurs compatibles avec un coefficient flexoélectrique élevé (généralement supérieur à 10 pC.nr1, typiquement) dans le but d’obtenir des capteurs directs de courbure élevée, éventuellement supérieure à 50 ou 60 m’1, en tirant au mieux parti de l’effet flexoélectrique (proportionnel à la courbure) qui est présent dans tous les diélectriques et ne nécessite pas l’application d’un champ électrique pour conférer au matériau son activité électromécanique macroscopique (étape de polarisation).
Solution technique
[0009] Afin d’améliorer la situation, il est proposé un dispositif flexoélectrique comprenant une couche électromécanique active constituée d'un matériau semi-conducteur inséré entre deux électrodes métalliques capable de générer (intrinsèquement) une tension entre les deux électrodes lorsqu'il est plié, la couche électromécanique active pouvant avoir une épaisseur comprise entre 10 et 160 micromètres, le matériau semi-conducteur étant à base d’un mélange de polymères contenant au moins un polymère conducteur conjugué et un polymère chargé de façon opposée par comparaison au polymère conducteur conjugué, au moins une des deux électrodes étant directement liée à la couche électromécanique active, les deux électrodes étant flexibles et moins épaisses que la couche électromécanique active au sein d’une structure multicouche du dispositif flexoélectrique. Le matériau semi- conducteur, typiquement conçu avant les électrodes, est adapté pour porter les deux électrodes sans reposer sur une structure de support (substrat minéral par exemple).
Le composé PEDOT ou polymère similaire avec répétition de l’unité thiophène peut être le ou l’un des polymères conjugués, avec de préférence une charge positive (polymère conjugué sous forme protonée/oxydée). Un autre polymère chargé avec une charge opposée, négative dans le cas où PEDOT forme le premier polymère du mélange, est utilisé dans la composition du matériau semi-conducteur. La couche active peut être allongée/présenter une direction d’allongement (de façon à définir une longueur et une largeur par exemple) et s’étendre de façon plane dans une configuration de repos, dans laquelle les charges sont réparties de façon sensiblement uniforme dans le matériau semi- conducteur. Le matériau semi-conducteur de la couche active, qui peut s’étendre de l’une à l’autre des électrodes, est configuré pour présenter un coefficient flexoélectrique transverse qui est supérieur à 20 ou 30 pC/m, tel que mesuré en réponse à une fréquence de sollicitation inférieure ou égale à 2 Hz. La sollicitation peut correspondre à une action de flexion contre la surface d’un cylindre/rouleau, par enroulement contre la surface externe de rouleau.
[0010] Avec ces dispositions, en utilisant des polymères conjugués dans une couche qui est structurelle et/ou qui présente une épaisseur d’au moins 10 micromètres, on s’assure de réaliser une structure multicouche autoportée, typiquement sans substrat/couche métallique avec une aptitude à générer un courant (donc une tension entre les électrodes), par exemple qui dépasse le nanoampère pour un enroulement sur la moitié d’une surface cylindrique.
Plus largement, on comprend que la couche électromécanique active peut permettre une circulation aisée des charges pour un effet flexoélectrique permettant une utilisation du dispositif comme capteur de courbure ou paramètre caractéristique similaire représentatif d’une configuration spatiale d’un objet. Le matériau semi-conducteur présente une souplesse importante, permise par une composition plastique incluant un polymère conjugué, ce matériau semi-conducteur incluant un mélange de deux polymères électroconducteurs pouvant constituer au moins 95% en masse du matériau (de préférence au moins 98 ou 99% du matériau), avec l’un au moins de ces polymères de type conjugué. Au moins un de ces deux polymères est conducteur de type p, c’est-à-dire accepteur d'électrons.
[0011] Selon une particularité, le matériau semi-conducteur constitue une couche centrale de la structure du dispositif qui est une structure dépourvue de substrat métallique ou minéral, seules les électrodes ayant une composition métallique dans ladite structure sans dépasser par exemple une épaisseur (épaisseur d’électrode) de l'ordre 0,5 micromètres et/ou en ayant des épaisseurs d’électrodes environ 10 fois inférieures, au moins, à l’épaisseur de la couche active. On peut ainsi obtenir un dispositif mince, particulièrement flexible, dont la couche active est dépourvue de couche épaisse (ainsi, la couche active n'atteint pas plus de 160 micromètres) formant substrat de support par le dessous et éventuellement électrode inférieure.
[0012] Dans des modes de réalisation, on peut avoir recours à une ou plusieurs des particularités suivantes :
- la couche électromécanique active a une épaisseur supérieure à 9 ou 10 micromètres et inférieure ou égale à 50 micromètres.
- les électrodes ont une épaisseur identique ou une épaisseur d'un même ordre de grandeur (ne variant pas de plus d'un facteur 10 entre elles).
- le matériau semi-conducteur, typiquement conçu avant les électrodes, est adapté pour porter les électrodes, en étant ainsi auto-porté au moins jusqu’à l'étape (incluse) d’intégration/dépôt des deux électrodes.
- le mélange rassemblant les deux polymères inclut aussi un polyol ajouté en tant qu’additif à moins de 1% en poids du mélange.
- le mélange de polymères est le mélange PEDOT :PSS, de préférence incluant aussi un polyol ajouté en tant qu’additif à moins de 1% en poids du mélange.
- le polyol est du xylitol, ajouté dans une proportion comprise entre 0,2 et 0,6% en poids du mélange de deux polymères.
- la couche électromécanique active présente une surface extérieure plane partiellement recouverte par une des deux électrodes.
- la structure multicouche du dispositif flexoélectrique est enveloppée de manière imperméable par un ensemble extérieur de protection.
- les deux électrodes forment respectivement : une électrode inférieure recouverte d'une partie de film inférieure de l’ensemble extérieur de protection, et une électrode supérieure recouverte d'une partie de film supérieure de l’ensemble extérieur de protection.
[0013] Dans des formes de réalisation permettant de protéger la couche électromécanique active, on comprend que deux parties de film non fonctionnelles dans l’effet flexoélectrique peuvent permettre de protéger le polymère conjugué et plus généralement le matériau semi-conducteur incluant un tel polymère conjugué, en particulier s’il s’agit de PEDOT. Les deux parties de film peuvent être accolées directement l’une contre l’autre, éventuellement en étant soudées à chaud, au moins dans une zone de marge périphérique entourant un bord périphérique du matériau semiconducteur.
[0014] Selon des options de réalisation des deux électrodes, on prévoit une ou plusieurs des particularités suivantes :
- chacune des deux électrodes est directement formée sur la couche électromécanique active.
- l’une parmi les deux électrodes est déposée/formée sur une première surface de la couche électromécanique active, tandis que l’autre électrode est déposée/formée sur une deuxième surface opposée de la couche électromécanique active.
- l'épaisseur de la couche électromécanique active est constante entre les deux électrodes dans une configuration plane du dispositif flexoélectrique.
- au moins une des deux électrodes (typiquement les deux électrodes) est déposée sous vide par une technique de pulvérisation.
- les deux électrodes sont déposées en utilisant un même matériau source métallique, par une technique de pulvérisation.
- la pulvérisation peut être répartie en deux étapes et réalisée par utilisation d’au moins un support transparent inerte, par exemple en verre.
- une électrode supérieure peut être achevée avant de démarrer l'étape de pulvérisation pour obtenir l’électrode inférieure.
[0015] Selon un autre aspect, il est proposé un capteur de courbure sous forme de bandeau, typiquement un bandeau imperméable à l’eau, pour la détermination d’un paramètre représentatif d’une courbure d’une surface d’objet, le capteur comprenant :
- le dispositif flexoélectrique tel que susmentionné ; et
- deux extrémités opposées formées sélectivement par un matériau qui recouvre, entre les deux extrémités, la couche électromécanique active et, de préférence aussi les deux électrodes, du dispositif flexoélectrique ; avec la particularité que le bandeau, qui s'étend entre les deux extrémités, est pliable dans une région intermédiaire du bandeau entre les deux, le bandeau ayant une épaisseur inférieure ou égale 150 pm. [0016] Une détermination de courbure peut être faite de manière précise, même pour une courbure importante d'une surface ayant localement un rayon de courbure inférieur à 20 mm, grâce à la grande flexibilité du bandeau, tout en ayant des propriétés intéressantes en termes de mobilité des charges dans le matériau semi-conducteur formant la couche électromécanique active du dispositif flexoélectrique intégré dans le capteur.
[0017] Dans des formes de réalisation, le bandeau est pliable dans la région intermédiaire au moins à 80°, qui est ainsi un angle d’écartement par rapport à l’angle plat. En considérant par exemple qu’une extrémité du bandeau est maintenue fixe, éventuellement horizontale, tandis que la région intermédiaire du bandeau suit la surface de l'objet dont la courbure est à déterminer, on comprend que l’autre extrémité de bandeau (localement non pliée car en dehors de la région intermédiaire) peut s’étendre suivant une direction générale qui fait un angle avec la première extrémité qui peut être conséquent.
De préférence, l’angle pouvant être obtenu par le pliage du bandeau peut être supérieur ou égal à 10° (au moins 120° d’écartement par rapport à l’angle plat).
[0018] Le bandeau dispose d’une composition homogène incluant deux polymères chargés de façon opposée, en incluant au moins un polymère conjugué, afin de former une couche électromécanique active consistant uniquement en un matériau semi-conducteur. Optionnellement, les faces opposées du bandeau peuvent être réalisées en matériau plastique électriquement isolant (non métallique), pour former des surfaces externes du capteur (avec ainsi la formation de deux couches non fonctionnelles, éventuellement fusionnées ou soudées sur un pourtour de la couche électromécanique active. Le matériau plastique électriquement isolant peut inclure ou consister en du PET ou autre polymère similaire robuste même dans une couche d’épaisseur réduite, par exemple ne dépassant pas une centaine de micromètres.
[0019] La couche (flexoélectrique) qui est active peut être autoportée entre les deux couches externes souples, c’est-à-dire sans reposer sur une structure de support (sans structure plus épaisse et/ou sans structure de support ionique/métallique par exemple) avant son encapsulation. Un PEDOT :PSS peut être utilisé pour former cette couche, avec optionnellement au moins un additif tel qu’un polyol réparti de façon homogène dans la couche active.
[0020] Les deux électrodes sont connectables à un circuit de conditionnement, par exemple pourvu d’un oscilloscope et d’un amplificateur de courant. Ceci permet la récupération d’un signal représentant le courant ou la tension s’appliquant au travers de l’épaisseur de la couche électromécanique active. Eventuellement, les connexions/jonctions de ces fils sont localisées à ou près d’une extrémité de l’électrode, de manière à laisser une longueur importante disponible de l’électrode dans une région intermédiaire (entre ses deux extrémités) du dispositif flexoélectrique.
[0021] Dans des modes de réalisation, la couche électromécanique active, qui inclut le mélange PEDOT :PSS, par exemple avec un ratio supérieur ou égal à 1 :7 pour la répartition molaire entre ces deux polymères (avec optionnellement 6 fois plus de PSS), est apte à présenter un coefficient de réponse flexoélectrique qui est supérieur à 1000 ou 10000 pC.n-r1.
[0022] Le bandeau déformable est pourvu d’un ensemble de protection qui peut inclure ou consister en deux couches externes de protection chacune d’épaisseur supérieure à environ 10 pm (par exemple 35 pm dans le cas de PET) et optionnellement inférieure à 80 pm, afin de protéger la couche active incluant au moins un polymère conjugué. Avec cet ensemble de protection, il est permis pour le capteur de présenter une configuration courbée et accolée à une surface solide de l’objet, correspondant à la surface dont la courbure est à déterminer, avec un bon coefficient de réponse flexoélectrique tout en bénéficiant d’une résistance à l’eau.
[0023] Selon un aspect particulier, il est aussi proposé un procédé de fabrication d’un dispositif de mesure directe de courbure par effet flexoélectrique, le procédé comprenant les étapes consistant essentiellement à :
- mélanger sous forme fluide deux polymères, avec un additif, tel qu’un polyol, représentant moins de 1% en poids du mélange obtenu, de manière à former une solution homogène apte à se plastifier, l'un des polymères étant conjugué en étant électriquement conducteur ;
- déposer sous forme liquide la solution homogène sur un substrat rigide en répartissant le dépôt sur le substrat, tel qu’une plaque de PTFE à titre d’exemple non limitatif, afin de former une couche allongée d’un matériau semi-conducteur qui est à base dudit mélange avec ledit polymère conjugué ;
- après un séchage de la couche du matériau semi-conducteur qui est dans un état solide et flexible, avec une épaisseur comprise entre 10 et 160 micromètres, déposer en deux étapes une première électrode sous forme de couche flexible puis une deuxième électrode sous forme de couche flexible, afin d’obtenir une structure d’un dispositif flexoélectrique dont la couche la plus épaisse est formée par la couche du matériau semi-conducteur (en d’autres termes pour ce dispositif, le matériau semi-conducteur préalablement conçu sert à porter les deux électrodes, directement/sans élément intermédiaire) ;
- après ou avant une liaison de fils conducteurs reliant respectivement la première électrode et la deuxième électrode afin de rendre détectable une tension ou un courant qui est généré par le matériau semi-conducteur entre les deux électrodes en réponse à un pliage de celui- ci, protéger ladite structure par un ensemble de protection qui isole, de façon imperméable à l’eau, le matériau semi-conducteur de l’extérieur du dispositif flexoélectrique. [0024] Avec cette méthodologie il est permis de concevoir une couche mince réalisée en un matériau semi-conducteur performant pour ce qui concerne l’effet flexoélectrique, en utilisant un support/substrat provisoire au moment du dépôt de la couche qui forme la couche électromécanique active du dispositif. Le substrat utilisé pour le dépôt/application du matériau composite sous forme de couche mince, est un support/substrat choisi avec des propriétés de surface facilitant le décollement à sec de la couche. Un tel substrat, par exemple en PTFE, est séparé du matériau semi-conducteur au plus tard juste avant le dépôt de la deuxième électrode.
Optionnellement, le dépôt est réalisé en formant une couche d’une largeur au moins égale à 6 mm et de longueur supérieure ou égale à 40 ou 60 mm, avec une épaisseur comprise entre 10 et 100 micromètres.
[0025] Selon une réalisation, les deux polymères sont le poly(3,4- éthylènedioxythiophène) et le poly(styrène sulfonate) de sodium, de sorte que le matériau semi-conducteur est un matériau composite à base de PEDOT :PSS, optionnellement avec une concentration molaire au moins double pour le PSS dans la solution de précurseur servant pour le dépôt de la couche.
Dans des réalisations, le dépôt de la couche allongée du matériau semi-conducteur est réalisé de façon à obtenir une composition homogène du matériau semi-conducteur, de préférence avec une épaisseur sensiblement constante (à l’exception de zones de bordure, selon les options) qui est au moins 100 fois ou au moins 200 fois supérieure à l'épaisseur de l’une quelconque des électrodes qui sont métalliques.
[0026] Dans des options, le dépôt en deux étapes de la première électrode et de la deuxième électrode s’effectue directement sur le matériau semi-conducteur, sur deux faces opposées de la couche allongée. La longueur des électrodes est par exemple supérieure à 30 mm. Lorsque le dispositif est protégé par un ensemble de protection (qui peut être transparent), il peut être formé un bandeau au moins deux fois plus long que les électrodes et/ou deux fois plus long au moins que la couche électromécanique active.
Afin de faciliter la manipulation du bandeau hors de la zone où est formée la couche de matériau semi-conducteur, un dépassement d’au moins 15 ou 20 mm peut être prévu de part et d’autre des bords courts opposés de la couche électromécanique active pour former des extrémités de bandeau sans matériau composite, avec par exemple les feuilles du matériau de protection directement accolées l’une sur l’autre.
Brève description des dessins
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
La figure 1 est une vue d’un capteur de courbure ayant une structure ultramince à couche simple intercalée entre deux électrodes, conformément à un mode de réalisation de l’invention.
La figure 2 est un diagramme illustrant des étapes d’une méthode de préparation d'un film plastique flexoélectrique.
La figure 3 est une vue en perspective d’un capteur apte à déterminer une courbure, dans un état de flexion avec la structure fonctionnelle flexoélectrique encapsulée dans un ensemble souple de protection.
La figure 4 illustre par une courbe l’évolution du coefficient flexoélectrique d’un dispositif conforme à l’invention, en fonction de la fréquence de sollicitation.
Description des modes de réalisation
[0027] Il est exposé ci-après, de façon détaillée, plusieurs exemples de modes de réalisation non limitatifs. Sur les différentes figures, des références identiques indiquent des éléments identiques ou similaires. Certaines dimensions peuvent être exagérées pour les besoins d’illustration.
[0028] Sur les dessins, le sens d’une flèche Ah indique un haut dans une direction verticale traversant l'épaisseur du dispositif. Les termes "supérieur(e)" et « inférieur(e) » dans la présente description correspondent à une partie de dessus et une partie de dessous, en considérant une direction traversante suivant l’épaisseur du dispositif 1 , en passant au travers de chacune des couches constitutives de celui-ci.
[0029] Le capteur à effet flexoélectrique de ce premier mode de réalisation dispose, comme illustré en Fig. 1 , d’une structure 6 à trois couches avec une couche 4 qui peut-être bien plus épaisse que deux couches extérieures servant à former des électrodes 2a, 2b. Le dispositif 1 peut consister en une superposition de couches dans laquelle les électrodes ne recouvrent qu’une partie de la surface correspondante de la couche 4 qui est la couche électromécanique active, incluant un matériau semi-conducteur à base de polymères dont :
- l’un est un polymère conjugué ; et
- un autre peut présenter des liaisons ioniques (par exemple avec un groupe chargé négativement et lié à l’ion sodium qui entre ainsi dans sa composition).
Plus généralement, il est préparé un matériau semi-conducteur 40 apte à répartir des charges dans sa structure suivant le sens de son épaisseur (parallèlement à la direction Ah), ce matériau pouvant être obtenu par coulée d'un mélange appelée solution de précurseur. Typiquement, les deux polymères précités sont des polymères organiques, avec des chaînes carbonées, dont la structure facilite la circulation de charge, de sorte que la couche solide obtenue par dépôt sur un substrat/support S adapté forme un semi- conducteur très sensible à la flexion pour ainsi fournir une réponse flexoélectrique facilement mesurable. [0030] La couche 4 électromécanique active, qui inclut par exemple PEDOT ou un autre polymère conjuguée dopé à propriétés similaires en tant que matériau électroniquement conducteur, peut présenter un format de film généralement rectangulaire, avec une souplesse résultant d'une épaisseur e40 inférieure à 200 micromètres, plus particulièrement inférieure ou égale à 100 ou 160 micromètres. Les électrodes 2a, 2b, chacune métallique et constituée d’un matériau comparativement plus rigide que le matériau semi-conducteur, sont rapportées en couche ultramince sur le côté inférieur et supérieur d’une telle couche 4, respectivement.
[0031] Dans le cas d’un polymère conjugué PEDOT, une association avec le polymère PPS peut être prévue, de sorte que le PEDOT et le PSS établissent des liaisons entre eux, entre les groupes (SOa)' de PSS et S+ de PEDOT. Plus largement, il est choisi deux polymères adaptés pour la circulation des charges, par exemple pour former un matériau semiconducteur 40 dans lequel se forment des interactions entre le polymère conjugué et une partie chargée négativement dans le polymère complémentaire.
[0032] Le matériau semi-conducteur 40 peut aussi inclure dans sa composition un polyol, en proportion inférieure à 1 % en poids, qui peut agir comme un stabilisant et un plastifiant du mélange de polymères incluant le polymère conjugué et un polymère complémentaire apte à se présenter sous une forme ionique interagissant avec une partie du polymère conjugué.
[0033] En référence à la figure 3, le dispositif 1 peut faire partie d’un capteur C ayant un ensemble de protection, extérieur ici, en recouvrant entièrement le dispositif 1 qui est pris en sandwich entre deux feuilles d’un matériau, possiblement transparent, constitutif de l’ensemble de protection 7. La transparence peut permettre de vérifier visuellement l’intégrité du dispositif 1. Dans le cas illustré, les deux extrémités E1 , E2 opposées du capteur C sont formées sélectivement par un même matériau qui recouvre, entre les deux extrémités E1 , E2, la couche électromécanique active constituée du matériau 40 semi- conducteur, et aussi les deux électrodes (2a, 2b). Tout ou partie des feuilles ou films 7a, 7b de l’ensemble de protection 7a, 7b peut être directement en contact avec le mélange incluant le polymère conjugué et un polymère à liaisons ioniques complémentaire.
[0034] Le bandeau, qui s’étend entre les deux extrémités E1 , E2, peut être pliable au moins à 80° d’écartement par rapport à l’angle plat, de préférence au moins 120° d’écartement comme dans le cas illustré sur la figure 3, au moins dans une région 8 intermédiaire du bandeau entre les deux extrémités E1 , E2, qui est une région où s’étend le dispositif flexoélectrique 1. Le bandeau peut avoir une épaisseur inférieure ou égale 150 pm, avec un dispositif 1 qui n’excède pas 50 ou 80 pm d’épaisseur dans des options permettant d’atteindre un haut niveau de souplesse compatibles avec des mesures des courbures dépassant 60m'1. Plus largement, le dispositif 1 est apte à se plier avec un niveau de souplesse lui permettant de suivre une courbure prononcée.
[0035] Dans des réalisations, un dopage peut être réalisé pour optimiser la réponse flexoélectrique du matériau semi-conducteur 40 qui peut générer spontanément une polarisation lors d’un processus de déformation par flexion transverse, par exemple lors d’une flexion dans laquelle le dispositif 1 s’enroule autour d’un axe transversal/perpendiculaire à la direction Ah (comme dans le cas de la figure 3).
Exemples non limitatifs de fabrication
[0036] Une technique possible de fabrication peut faire appel à la fourniture de polymères dont l’un au moins est conjugué, qui peuvent présenter ensemble une structure flexible, en utilisant par exemple PEDOT comme le composant conducteur (le plus conducteur dans le mélange). Par exemple, les deux polymères peuvent être PEDOT et PSS, sans recours à une structure ou couche constitué d’un matériau métallique ou minéral complétant ces deux polymères. Eventuellement, seule une forme ionique d’un métal alcalino-terreux, par exemple présente dans PSS, peut intervenir dans le mélange. Seul un/le matériau constitutif des électrodes 2a, 2b peut être choisi parmi les métaux habituellement considérés comme conducteurs de courant, comme l’or à titre d'exemple non limitatif. La plupart des étapes du processus de fabrication peuvent être réalisées sous atmosphère contrôlée et/ou dans une salle blanche standard.
[0037] Dans un exemple, la fabrication du dispositif 1 fait appel à un mélange PEDOT:PSS et vise à constituer une couche centrale utilisant un matériau semi-conducteur à base de PEDOT :PSS tout en présentant une grande flexibilité/plasticité (avec typiquement un effet de rappel élastique qui peut s’exercer à lui seul). En l’absence d’ensemble de protection, la couche centrale peut ainsi être autoportante, le dépôt d’électrodes 2a, 2b se faisant directement sur cette couche.
[0038] En référence à la figure 2, un processus de fabrication d’un film de matériau semi- conducteur tel que PEDOT:PSS est décrit. Il est fourni préalablement une solution de PEDOT/PSS dans un rapport déterminé avec davantage de PSS pour ce qui concerne le rapport molaire entre ces deux composants qui sont mélangés. Expérimentalement, il a été ainsi utilisé une première solution commerciale avec un rapport PEDOT:PSS de 1 :6 (Al 4083 - société OSSILA) ou une deuxième solution commerciale avec un rapport PEDOT :PSS de 1 :2,5 (PH1000 - société OSSILA), afin de déposer une couche allongée sur un substrat inerte, et ainsi obtenir un film. Après une étape 50 de fourniture d’une telle solution, on réalise une étape 51 de mélange dans un récipient agité, en introduisant du xylitol 99+% [C5H12O5] (ACROS ORGANICS®) dans la solution commerciale PEDOT:PSS. La fraction ainsi ajoutée représente par exemple environ 0,3% en poids pour former une solution de précurseur. Plus généralement, ce type d’additif, ici un polyol (tout polymère ayant plusieurs fonctions OH dans son motif élémentaire), est utilisé pour favoriser le ramollissement du film de PEDOT:PSS (effet plastifiant) tout en diminuant également l'interaction électrostatique entre les chaînes de PEDOT+ et les chaînes PSS via les liaisons hydrogène qu'elles imposent, augmentant ainsi la mobilité des porteurs de charge dans le polymère.
[0039] La durée de l’étape 51 de mélange peut être supérieure à 60 min, par exemple de l’ordre de 2 heures, en utilisant un mode d’agitation par l’intérieur du récipient, par exemple une agitation magnétique avec un agitateur solide tel qu’un barreau ou un élément agitateur à pâles. L’étape 51 est éventuellement réalisée à température ambiante, sans chauffage avec un mode d’agitation maintenant la solution de précurseur à l’état liquide (suffisamment fluide).
[0040] Dans des variantes, au moins un autre polyol peut être utilisé comme additif (par exemple le sorbitol ou autre molécule similaire) à un stade liquide, afin de favoriser la circulation de charges dans le PEDOT :PSS.
[0041] Comme visible dans le cas de la figure 2, une étape de dépôt 52 de la solution précurseur est déposée sur une plaque ou support analogue S, par exemple par coulée goutte-à-goutte en utilisant un instrument 3 à buse ou aiguille et piston ou actionneur similaire. Dans le cas expérimenté ci-dessus, la solution précurseur de PEDOT:PSS peut être déposée sur une plaque de polymère de polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou autre matériau équivalent qui facilite le décollement du film tout en étant chimiquement inerte. Un dépôt par impression 3D peut être réalisé dans certaines options.
[0042] A l’issue de l’étape de dépôt 52, il est obtenu un film composite de PEDOT:PSS ayant une grande surface, par exemple supérieure à 2 cm2. Le support S tel qu’une plaque de polymère polytétrafluoroéthylène (chimiquement inerte même en cas de chauffe) n'interagit pas avec le polymère PEDOT:PSS qui y est déposé. Le support S présente également un coefficient de frottement extrêmement faible, ce qui facilite le décollage du film qui y est déposé.
[0043] Le support S est ensuite placé dans un four pour une étape 53 de séchage avec chauffe à une température inférieure à 40 ou 50°C, par exemple réalisée à environ 30°C dans un four pendant une durée suffisante pour éliminer l'eau présente dans la solution de précurseur. Cette durée peut dépasser 10 heures, par exemple de l’ordre de 24 heures. Dans des variantes, l’étape de séchage peut être réalisée sans élément chauffant, par exemple en consistant à faire circuler un flux gazeux le long du film composite.
[0044] Après une étape 54 de décollement du support S pour séparer le film constituant la couche de matériau semi-conducteur 40, on peut concevoir la paire d’électrodes 2a, 2b dans une phase 55 de dépôt d’un matériau d’électrode G, typiquement métallique. Dans le cas non limitatif de la figure 2, on réalise pendant cette phase 55 :
- sur un recto du matériau semi-conducteur 40, un dépôt d’une première électrode 2a par pulvérisation de grains, atomes et/ou particules métalliques en disposant la couche de matériau semi-conducteur 40 sur un support en verre V, en regard d’un élément métallique tel que de l’or (en tant que source de matériau d’électrode G) ; et
- sur un verso du matériau semi-conducteur 40, un dépôt d’une deuxième électrode 2b par pulvérisation de grains, atomes et/ou particules métalliques en disposant de manière inversée la couche de matériau semi-conducteur 40, éventuellement sur un même type de support (support en verre V), optionnellement en utilisant le même élément métallique ayant servi pour réaliser la première électrode.
[0045] Chaque dépôt est réalisé, dans une chambre sous vide, à une échelle de quelques dizaines de nanomètres, par exemple pour réaliser une cathode en or de 70 nm d’épaisseur environ. Pour chaque dépôt d’électrode 2a ou 2b, le matériau semi-conducteur 40 peut optionnellement s'étendre entre une anode basse et une cathode haute, et on active une pulvérisation. Ceci peut se produire par utilisation de charges (ions) pour éjecter/pulvériser les grains, atomes ou particules issus de la surface d’impact de l’élément métallique, de sorte que la pulvérisation s’effectue au moins en partie en direction de la surface disponible (ici surface supérieure opposée au support en verre V) du matériau semi-conducteur 40. Un contour de la première électrode 2a peut être délimité à l’aide d’un ou plusieurs masques SM. Idem pour un contour de la deuxième électrode 2b.
Dans des variantes, un simple chauffage sous vide peut suffire pour le dépôt du matériau d’électrode (par exemple pour le cas d’électrodes en aluminium).
[0046] Dans une option, des électrodes d'une épaisseur de 70 nm et d'une surface de 34 mm x 4 mm sont déposées symétriquement sur les deux surfaces du film composite de PEDOT:PSS par la technique de pulvérisation, au moyen d'un masque SM perforé ou masque découpé de façon adéquate. Plus généralement, il peut être réalisé des cathodes de forme allongée et recouvrant seulement de façon partielle la face correspondante du matériau 40. La couche 4 peut ainsi dépasser les cathodes dans son extension longitudinale, et également dans le sens/extension de la largeur dans des options de réalisation. Une fois les électrodes 2a, 2b réalisées, le film est par exemple laissé au repos, en laissant éventuellement passer au moins 3 heures avant de déposer les fils conducteurs 5a, 5b respectifs à l'aide d'une colle (CW2400 - Chemtronics®, à titre d’exemple non limitatif) en tant que matériau de connexion 5c. Pour les deux faces du film pourvues d’une couche mince constitutive de l’électrode, un fil conducteur respectif 5a, 5b est déposé sur l'électrode correspondante 2a, 2b, en laissant sécher la colle. La durée de séchage de colle est adaptée, pouvant atteindre ou dépasser 24 heures (entre chaque face et avant de procéder à toute caractérisation/mesure).
[0047] Dans certaines expériences, les films obtenus ont une épaisseur maximale d'environ 25 pm (sans prise en compte de la connexion des fils conducteurs 5a, 5b) pour obtenir des dispositifs flexoélectriques 1 qui sont extrêmement flexibles, comme bien visible par exemple sur la figure 3. Le film composite de PEDOT:PSS étant sensible à l'humidité (à cause du PSS hygroscopique), il peut être prévu de couvrir les faces externes du dispositif 1 par un matériau de protection tel que PET (polyéthylène téréphtalate), prenant en sandwich la structure tri-couche telle que représentée sur la figure 1. La figure 3 illustre un exemple d’encapsulation, en recouvrant les deux faces opposées du dispositif 1 par un premier film 7a ou feuille mince de polymère et un deuxième film 7b ou feuille mince de polymère, qui est un polymère résistant à l'eau.
[0048] Dans des exemples de réalisation, ces films sont en PET ou polymère robuste équivalent afin de protéger le matériau 40, ici incluant PEDOT et PSS, des contraintes mécaniques et de l'humidité. Avant ou après l’étape 55, on encapsule complètement le film composite /matériau semi-conducteur 40 et les électrodes 2a, 2b entre deux feuilles de 35 pm d'épaisseur de PET. Un appareil lamineur peut permettre de s’assurer d’une bonne adhérence entre les faces externes du dispositif 1 et les feuilles de PET.
Plus généralement, la structure flexoélectrique du dispositif 1 peut être encapsulée dans un ensemble de protection extérieur, définissant notamment deux faces principales externes d’un capteur C, en débordant de part et d'autre des bords longitudinaux L4 de la couche 4 supportant les électrodes 2a, 2b.
[0049] Une fois encapsulés, les dispositifs 1 peuvent résister à de grandes déformations, allant par exemple jusqu’à accoler les deux extrémités opposées du dispositif 1 en accentuant le pliage avec un rayon de courbure pouvant descendre localement en dessous de 10 ou 15 mm. Ils peuvent en outre être plongés intégralement dans un milieu aqueux sans perte d’aptitude dans leur fonction/coefficient de réponse flexoélectrique, ce qui permet d'étendre leur champ d'utilisation lorsqu’il s’agit d’intégrer PSS en tant que polymère conjugué dans le mélange servant à obtenir le matériau semi-conducteur 40.
[0050] Concernant le module de Young du matériau 40, il a été mesuré à 424 ou 430 MPa, respectivement pour le cas d’un ratio 1 :6 et 1 :2,5 pour PEDOT :PSS. Il s’agit ainsi de cas avec grande flexibilité, tout à fait équivalente. La conductivité électrique dans le plan telle que mesurée en moyenne (par réalisation d’au moins quatre mesure) est bonne dans les deux cas, en étant supérieure à 0,10 S/m. La teneur plus faible en PSS dans le composite obtenu avec le mélange PEDOT :PSS en ratio molaire 1 :2,5 permet d’avoir une conductivité électrique dans le plan supérieure à 0,50 S/m et comparativement plus élevée que dans le cas avec un ratio molaire 1 :6.
Par ailleurs, il a été vérifié qu’une encapsulation dans une feuille de protection suffisamment flexible comme le PET ou plastique similaire à une épaisseur du même ordre de grandeur que l’épaisseur du dispositif 1 (sans multiplier par 10 l’épaisseur totale du matériau 40 par exemple), avec une protection déposée sur les deux faces du dispositif 1 , n’influence pas significativement/de manière négative les propriétés susmentionnées : il n’y a ni abaissement du coefficient de réponse flexoélectrique ni perte de souplesse limitant l’application de capteur de courbure. Ce type de protection peut limiter les pertes diélectriques, en réduisant les influences de l’environnement extérieur sur le dispositif 1.
[0051] Des tests utilisant des rouleaux (à rayon fixe) définissant une courbure connue par avance ont été pratiqués pour des dispositif 1 ayant une structure tri-couche avec les électrodes 2a, 2b directement fixées sur le matériau semi-conducteur 40 à base d’un mélange PEDOT :PSS (1 :6) et ne fournissant pas de courant significatif avant la déformation (donc avec une distribution des ions uniforme dans le film composite). Le dispositif 1 suit la courbure du rouleau pour atteindre un état de flexion prédéfini.
[0052] Il a été observé, lors de la mesure entre les deux bornes formées par les fils 5a, 5b, que la succession des quatre phases suivantes : Entraînement en flexion par le rouleau / Relâchement/ Nouvelle flexion / Nouveau relâchement, des variations de courant atteignant les mêmes extrêmes à chaque cycle rapide, en enchaînant ces quatre phases sur une durée totale de 1 seconde. Le pic de décroissance puis de croissance de courant atteint par exemple 3,5 microampères (-3,5 et +3,5) pour une longueur du dispositif 1 comprise entre 25 et 80 mm, par exemple de l’ordre de 50 mm avec des électrodes réalisées en or et allongées sur 34 mm, en ayant une largeur du dispositif 1 n’excédant pas 10 mm.
[0053] Des coefficients effectifs de flexoélectricité (coefficient transverse Coeff) ont pu être déterminés expérimentalement avec la relation (R1 ) suivante :
[Math. 1] où i est le courant flexoélectrique induit, f est la fréquence d'excitation du rouleau, b est la largeur de chaque électrode, I est la longueur de chaque électrode et Céch est la courbure imposée à l'échantillon constitué par un dispositif 1 , respectivement.
En répétant les expériences pour différentes fréquences f et pour différents rayons du rouleau, il a pu être établi une relation linéaire entre le courant et la courbure (tests réalisés avec des fréquences f respectivement de 0,5 Hz, de 1 Hz, de 1 ,5 Hz et 2 Hz). La linéarité est très bonne pour l’échantillon incluant le matériau composite à base du mélange PEDOT/PSS (1 :6). [0054] Par la relation (R1) susmentionnée, le coefficient flexoélectrique Coeff est calculé pour les différentes fréquences, comme reporté sur la figure 4 avec la constatation que le coefficient Coeff reflétant la réponse flexoélectrique évolue en fonction de la fréquence ; il baisse avec l’augmentation de fréquence. En revanche, il est indépendant du niveau de courbure atteint (ici déviation de +/- 1 ,6 pC.nr1). Il est intéressant de voir que le coefficient flexoélectrique est supérieur à 50 pC.m'1, dès lors que la fréquence utilisée pour le test reste supérieure ou égale à 1 Hz. Même à une fréquence de 2 Hz pour le test, le coefficient est significativement supérieur à 30 pC.rrr1. C’est notablement supérieur par comparaison à des coefficients déterminés avec des matériaux connus (de l’ordre de 0,01 pC.m'1), tout en permettant de se courber de façon importante, par exemple avec des rayons de courbure allant de 10 à 18 mm (correspondant au cas avec courbure à 55 m-1 ou 62 rrr1 sur la figure 4).
[0055] Il est notable que le dispositif flexoélectrique 1 ainsi constitué peut s’affranchir de couche de support du matériau semi-conducteur 40, entre les électrodes, ce qui contribue à optimiser la minceur de la couche électromécanique active. La répartition des couches 2a, 4, 2b peut être symétrique dans la structure 6 du dispositif, ce qui facilite la mise en place pour des mesures et évite des erreurs. Il est aussi permis d’obtenir un matériau semi- conducteur très sensible et fiable pour des mesures.
[0056] La description des modes de réalisation présentés ci-dessus correspond à des exemples pour décrire un ou plusieurs modes d’obtention du dispositif, de façon non limitative. De plus, chaque partie constituant la présente divulgation n'est pas limitée au mode de réalisation correspondant, et diverses variantes peuvent être apportées dans le même cadre technique.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif flexoélectrique (1 ) comprenant une couche électromécanique active (4) constituée d'un matériau semi-conducteur inséré entre deux électrodes métalliques (2a, 2b) capable de générer une tension entre les deux électrodes (2a, 2b) lorsqu'il est plié, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur porte les deux électrodes (2a, 2b) sans reposer sur une structure de support, la couche électromécanique active (4) étant une couche d’épaisseur comprise entre 10 et 160 micromètres, le matériau semi-conducteur (40) étant à base d’un mélange de polymères contenant un polymère conducteur conjugué et un polymère chargé de façon opposée par comparaison audit polymère conducteur conjugué, au moins une des deux électrodes (2a, 2b) étant directement liée à la couche électromécanique active (4), les deux électrodes (2a, 2b) étant flexibles et moins épaisses que la couche électromécanique active (4) au sein d’une structure multicouche du dispositif flexoélectrique (1 ).
[Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel le matériau semi- conducteur (40) constitue une couche centrale de la structure du dispositif qui est une structure dépourvue de substrat métallique ou minéral, seules les électrodes (2a, 2b) ayant une composition métallique dans ladite structure, la couche électromécanique active (4) ayant une épaisseur supérieure à 10 micromètres et inférieure ou égale à 50 micromètres.
[Revendication 3] Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le mélange de polymères est le mélange PEDOT :PSS, de préférence incluant aussi un polyol ajouté en tant qu’additif à moins de 1% en poids du mélange, et dans lequel les épaisseurs d’électrodes sont environ 10 fois inférieures, au moins, à l’épaisseur de la couche électromécanique active (4).
[Revendication 4] Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le matériau semi- conducteur qui s’étend de l’une à l’autre des électrodes est configuré pour présenter un coefficient flexoélectrique transverse qui est supérieur à 20 pC/m, de préférence supérieur à 30 pC/m, tel que mesuré en réponse à une fréquence de sollicitation inférieure ou égale à 2 Hz, et dans lequel le polyol est de préférence du xylitol, ajouté dans une proportion comprise entre 0,2 et 0,6% en poids dudit mélange.
[Revendication 5] Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche électromagnétique active (4) présente une surface extérieure plane partiellement recouverte par une des deux électrodes (2a, 2b), et dans lequel la structure multicouche du dispositif flexoélectrique (1 ) est enveloppée de manière imperméable par un ensemble extérieur de protection (7), de sorte que les deux électrodes (2a, 2b) forment respectivement :
- une électrode inférieure recouverte d'une partie de film inférieure (7a) de l'ensemble extérieur de protection (7) ; et
- une électrode supérieure recouverte d'une partie de film supérieure (7b) de l'ensemble extérieur de protection (7).
[Revendication 6] Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacune des deux électrodes (2a, 2b) est :
- directement formée sur la couche électromécanique active (4), l’une sur une première surface et l'autre sur une deuxième surface opposée de la couche électromécanique active (4),
- de préférence déposée par une technique de pulvérisation.
[Revendication 7] Capteur (C) de courbure sous forme de bandeau imperméable à l’eau, pour la détermination d’un paramètre représentatif d’une courbure d’une surface d’objet, le capteur (C) comprenant :
- le dispositif flexoélectrique (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 ; et
- deux extrémités (E1 , E2) opposées formées sélectivement par un matériau qui recouvre, entre les deux extrémités, la couche électromécanique active (4) et, de préférence aussi les deux électrodes (2a, 2b), du dispositif (1) ; dans lequel le bandeau, qui s’étend entre les deux extrémités (E1 , E2), est pliable au moins à 80° d’écartement par rapport à l’angle plat, de préférence au moins 120° d’écartement, dans une région (8) intermédiaire du bandeau entre les deux extrémités (E1 , E2), le bandeau ayant une épaisseur inférieure ou égale 150 pm.
[Revendication 8] Capteur de courbure selon la revendication 7, dans lequel les deux électrodes (2a, 2b) sont connectables à un circuit de conditionnement, par exemple pourvu d’un oscilloscope et d'un amplificateur de courant, tandis que la couche électromécanique active (4), qui inclut le mélange PEDOT :PSS avec un ratio supérieur ou égale à 1 :7 pour la répartition molaire entre ces deux polymères, est apte à présenter un coefficient de réponse flexoélectrique transverse supérieur à 20 pC/m, tel que mesuré en réponse à une fréquence de sollicitation inférieure ou égale à 2 Hz.
[Revendication 9] Procédé de fabrication d’un dispositif (1 ) de mesure directe de courbure par effet flexoélectrique, le procédé comprenant les étapes consistant essentiellement à :
- mélanger (51) sous forme fluide deux polymères avec un additif, tel qu’un polyol, représentant moins de 1% en poids du mélange obtenu, de manière à former une solution homogène apte à se plastifier, l’un des polymères étant un polymère conjugué en étant électriquement conducteur ;
- déposer (52) sous forme liquide la solution homogène sur un substrat (S) préférentiellement rigide en répartissent le dépôt sur le substrat (S), tel qu’une plaque de PTFE, afin de former une couche allongée d’un matériau semi-conducteur (40) qui est à base dudit mélange avec ledit polymère conjugué ;
- après un séchage de la couche du matériau semi-conducteur (40) qui est dans un état solide et flexible, avec une épaisseur comprise entre 10 et 160 micromètres, déposer en deux étapes une première électrode (2a) sous forme de couche flexible puis une deuxième électrode (2b) sous forme de couche flexible, afin d’obtenir une structure d’un dispositif flexoélectrique (1) dont la couche la plus épaisse est formée par la couche du matériau semi-conducteur (40), ledit substrat (S) ayant été séparé du matériau semi-conducteur (40) au moins avant le dépôt de la deuxième électrode (2b), de sorte que le matériau semi- conducteur, conçu avant les électrodes, porte les deux électrodes (2a, 2b), ladite couche allongée formant la couche électromécanique active (4) du dispositif (1);
- après ou avant une liaison de fils conducteurs (5a, 5b) reliant respectivement la première électrode (2a) et la deuxième électrode (2b) afin de rendre détectable une tension qui est une tension générée par le matériau semi-conducteur (40) entre les deux électrodes (2a, 2b) en réponse à un pliage de celui-ci, protéger ladite structure par un ensemble de protection (7) qui isole, de façon imperméable à l’eau, le matériau semi-conducteur (40) de l’extérieur du dispositif flexoélectrique (1 ).
[Revendication 10] Procédé de fabrication selon la revendication 9, dans lequel les deux polymères sont le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) et le poly(styrène sulfonate) de sodium, de sorte que le matériau semi-conducteur (40) est un matériau composite à base de PEDOT :PSS, dans lequel le dépôt (52) sous forme liquide pour obtenir la couche allongée du matériau semi-conducteur (40) est réalisée de façon à obtenir une composition homogène du matériau semi-conducteur (40) avec une épaisseur (e40) sensiblement constante, qui est au moins 200 fois supérieure à l’épaisseur (e2) de l’une quelconque des électrodes (2a, 2b) qui sont métalliques, et dans lequel le dépôt en deux étapes de la première électrode (2a) et de la deuxième électrode (2b) s’effectue directement sur le matériau semi-conducteur (40), sur deux faces opposées de la couche électromécanique active (4).
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