FR3078433A1 - SPECIFIC COAXIAL CABLE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME - Google Patents
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Abstract
L'invention a trait à un câble coaxial comprenant : -un premier élément conducteur électrique consistant en une âme centrale cylindrique; -un second élément conducteur électrique entourant ledit premier élément conducteur électrique mais séparé de celui-ci par une couche de matériau diélectrique ; et -une gaine isolante placée sur le deuxième élément conducteur électrique, caractérisé en ce que le premier élément conducteur électrique comprend des nanofils métalliques.The invention relates to a coaxial cable comprising: a first electrically conductive element consisting of a central cylindrical core; a second electrically conductive element surrounding said first electrically conductive element but separated therefrom by a layer of dielectric material; and an insulating sheath placed on the second electrical conducting element, characterized in that the first electrical conducting element comprises metallic nanowires.
Description
La présente invention a trait à des câbles coaxiaux spécifiques pouvant présenter un diamètre très faible et à un procédé de fabrication de ceuxci.The present invention relates to specific coaxial cables which may have a very small diameter and to a method for manufacturing these.
De par la possibilité de présenter un diamètre très faible, les câbles coaxiaux de l'invention peuvent trouver application dans le domaine médical et, plus spécifiquement, dans le domaine de la médecine invasive, le faible diamètre impliquant un endommagement moindre de la peau, ces câbles pouvant être associés à des dispositifs médicaux, tels que des capteurs, des stimulateurs, des outils de diagnostic et de traitement, des sondes ou des outils d'imageries (comme pour la radiographie ou l'IRM).Due to the possibility of having a very small diameter, the coaxial cables of the invention can find application in the medical field and, more specifically, in the field of invasive medicine, the small diameter implying less damage to the skin, these cables that can be associated with medical devices, such as sensors, pacemakers, diagnostic and treatment tools, probes or imaging tools (such as for x-ray or MRI).
Classiquement, les câbles coaxiaux consistent en un câble comportant deux éléments conducteurs de pôles opposés : un élément conducteur central cylindrique (ou âme) en un élément métallique, tel que du cuivre et un élément de blindage formant un cylindre creux, généralement, en un matériau métallique, tel que du cuivre, entourant ledit élément conducteur central mais sans contact avec celui-ci, ledit élément conducteur central et ledit élément de blindage étant séparés l'un de l'autre par un matériau diélectrique. Les deux éléments conducteurs présentent des axes centraux de symétrie identiques (d'où l'appellation de câble coaxial), ce qui leur permet de subir les mêmes perturbations induites par les champs électromagnétiques environnants. L'élément de blindage est entouré d'une gaine isolante et protectrice, généralement en un matériau polymère.Conventionally, coaxial cables consist of a cable comprising two conductive elements of opposite poles: a central cylindrical conductive element (or core) of a metallic element, such as copper, and a shielding element forming a hollow cylinder, generally made of a material. metallic, such as copper, surrounding said central conductive element but not in contact therewith, said central conductive element and said shielding element being separated from each other by a dielectric material. The two conductive elements have identical central axes of symmetry (hence the name of coaxial cable), which allows them to undergo the same disturbances induced by the surrounding electromagnetic fields. The shielding element is surrounded by an insulating and protective sheath, generally made of a polymer material.
Actuellement, les câbles coaxiaux commercialisés présentent un diamètre souvent supérieur à 0,5 mm, ce qui les rend difficilement utilisables dans le cadre de la médecine invasive, notamment lorsqu'il s'agit d'accéder à des zones très étroites de l'organisme, tel qu'un vaisseau sanguin ou une zone localisée précisément dans le cerveau en vue d'assurer une neurostimulation.Currently, coaxial cables sold have a diameter often greater than 0.5 mm, which makes them difficult to use in the context of invasive medicine, especially when it comes to accessing very narrow areas of the body. , such as a blood vessel or an area precisely located in the brain to provide neurostimulation.
Aussi, fort de ce qui existe déjà, les auteurs de l'invention se sont fixé pour objectif de mettre au point des câbles coaxiaux et un procédé de fabrication associé permettant leur utilisation dans le domaine d'application susmentionné.Also, on the strength of what already exists, the authors of the invention set themselves the objective of developing coaxial cables and an associated manufacturing process allowing their use in the aforementioned field of application.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
Ainsi, l'invention a trait à un câble coaxial comprenant :Thus, the invention relates to a coaxial cable comprising:
-un premier élément conducteur électrique consistant en une âme centrale cylindrique ;a first electrically conductive element consisting of a cylindrical central core;
-un second élément conducteur électrique entourant ledit premier élément conducteur électrique mais séparé de celui-ci par une couche de matériau diélectrique ; eta second electrically conductive element surrounding said first electrically conductive element but separated from it by a layer of dielectric material; and
-une gaine isolante placée sur le deuxième élément conducteur électrique, caractérisé en ce que le premier élément conducteur électrique comprend des nanofils métalliques.an insulating sheath placed on the second electrically conductive element, characterized in that the first electrically conductive element comprises metallic nanowires.
Le premier élément conducteur électrique consiste en une âme centrale cylindrique comprenant (voire composé exclusivement) de nanofils métalliques et plus spécifiquement de nanofils métalliques comprenant un ou plusieurs éléments métalliques choisis, par exemple, parmi l'argent, l'or, le nickel, le cuivre et les alliages de ceux-ci et, de préférence, au moins 50% en masse de l'un de ces éléments métalliques. Avantageusement, le premier élément conducteur électrique peut consister en une âme centrale cylindrique comprenant des nanofils d'argent voire composée exclusivement de nanofils d'argent.The first electrically conductive element consists of a cylindrical central core comprising (or even composed exclusively) of metallic nanowires and more specifically of metallic nanowires comprising one or more metallic elements chosen, for example, from silver, gold, nickel, copper and the alloys thereof and, preferably, at least 50% by mass of one of these metallic elements. Advantageously, the first electrically conductive element can consist of a cylindrical central core comprising silver nanowires or even composed exclusively of silver nanowires.
Les nanofils sont avantageusement connectés entre eux selon la direction du câble coaxial, c'est-à-dire avec un contact électrique entre les différents nanofils assurant la continuité électrique sur la totalité de l'âme.The nanowires are advantageously connected together in the direction of the coaxial cable, that is to say with an electrical contact between the different nanowires ensuring electrical continuity over the entire core.
Chaque nanofil peut présenter un diamètre allant de 10 nm à 1000 nm, de préférence, de 30 à 500 nm et, de préférence encore, de 20 à 100 nm.Each nanowire can have a diameter ranging from 10 nm to 1000 nm, preferably from 30 to 500 nm and, more preferably, from 20 to 100 nm.
En outre, chaque nanofil peut présenter un rapport longueur/diamètre supérieur à 10, de préférence, supérieur à 100, de préférence encore supérieur à 1000.In addition, each nanowire can have a length / diameter ratio greater than 10, preferably greater than 100, more preferably greater than 1000.
Lorsqu'elle est réalisée, notamment, par électrofilage, l'âme centrale cylindrique peut comprendre, à sa surface, une couche de polymère(s) indépendante de la couche de matériau diélectrique, lequel ou lesquels polymère(s) étant nécessaire(s) à la mise en œuvre de la technique d'électrofilage. Ce ou ces polymères peuvent être des polymères de la famille des polypyrrolidones (et plus spécifiquement, des polyvinylpyrrolidones). Il s'entend que cette couche de polymère(s) recouvre ainsi les nanofils métalliques, tels que des nanofils d'argent. Ainsi, de manière spécifique, l'âme peut consister en des nanofils d'argent recouvert d'une couche d'un polymère de la famille des polypyrrolidones et, plus spécifiquement, des polyvinylpyrrolidones.When it is produced, in particular, by electrospinning, the central cylindrical core can comprise, on its surface, a layer of polymer (s) independent of the layer of dielectric material, which one or which polymer (s) being necessary (s) the implementation of the electrospinning technique. This or these polymers can be polymers of the family of polypyrrolidones (and more specifically, polyvinylpyrrolidones). It is understood that this layer of polymer (s) thus covers the metallic nanowires, such as silver nanowires. Thus, specifically, the core can consist of silver nanowires covered with a layer of a polymer from the family of polypyrrolidones and, more specifically, polyvinylpyrrolidones.
Avantageusement, l'âme centrale peut présenter un diamètre allant de 50 à 500 nm.Advantageously, the central core can have a diameter ranging from 50 to 500 nm.
Grâce à l'utilisation des nanofils pour constituer l'âme des câbles coaxiaux, il est possible d'accéder à des câbles coaxiaux présentant un diamètre faible, par exemple un diamètre inférieur ou égal à 0,5 mm, de préférence un diamètre inférieur ou égal à 100 pm, de préférence encore, inférieur ou égal à 50 pm et, de préférence supérieur ou égal à 5 pm.Thanks to the use of nanowires to constitute the core of the coaxial cables, it is possible to access coaxial cables having a small diameter, for example a diameter less than or equal to 0.5 mm, preferably a smaller diameter or equal to 100 µm, more preferably less than or equal to 50 µm and preferably more than or equal to 5 µm.
On précise que, par diamètre, on entend compte tenu de la configuration des câbles coaxiaux de l'invention, le diamètre externe de la gaine isolante placée sur le deuxième élément conducteur électrique, cette gaine formant l'élément périphérique du câble coaxial.It is specified that, by diameter, is understood taking into account the configuration of the coaxial cables of the invention, the external diameter of the insulating sheath placed on the second electrically conductive element, this sheath forming the peripheral element of the coaxial cable.
Le second élément conducteur électrique entoure ledit premier élément conducteur électrique mais est séparé de celui-ci par une couche de matériau diélectrique. D'un point de vue structural, le second élément conducteur électrique se présente, classiquement, sous forme d'un cylindre évidé dont la face interne est en contact avec la couche de matériau diélectrique et la face externe est en contact avec la gaine isolante.The second electrically conductive element surrounds said first electrically conductive element but is separated from it by a layer of dielectric material. From a structural point of view, the second electrically conductive element is conventionally in the form of a hollow cylinder, the internal face of which is in contact with the layer of dielectric material and the external face of which is in contact with the insulating sheath.
Ce second élément conducteur électrique peut être qualifié également de couche de blindage, en ce sens qu'il permet d'absorber les interférences extérieures (telles que les signaux parasitaires, le bruit) qui peuvent provenir, le cas échéant, d'autres câbles situés à proximité et assure également le rôle de masse, ce qui fait qu'il ne doit être jamais en contact avec l'âme centrale au risque de provoquer un court-circuit. Pour ce faire, il est séparé de l'âme centrale par une couche de matériau diélectrique.This second electrically conductive element can also be qualified as a shielding layer, in that it makes it possible to absorb external interference (such as parasitic signals, noise) which can come, if necessary, from other cables located nearby and also ensures the role of ground, which means that it must never be in contact with the central core at the risk of causing a short-circuit. To do this, it is separated from the central core by a layer of dielectric material.
Selon l'invention, le second élément conducteur électrique peut comporter au moins un premier matériau choisi parmi les nanotubes de carbone, les graphènes, les oxydes de graphènes, les nanofils métalliques et les mélanges de ceux-ci, ce ou ces matériaux étant présents, avantageusement, en une proportion au moins égale à 60% en masse par rapport à la masse totale du second élément conducteur électrique.According to the invention, the second electrically conductive element can comprise at least one first material chosen from carbon nanotubes, graphenes, graphene oxides, metallic nanowires and mixtures thereof, this or these materials being present, advantageously, in a proportion at least equal to 60% by mass relative to the total mass of the second electrically conductive element.
En outre, le second élément conducteur électrique peut comprendre un second matériau, par exemple, au moins un agent tensioactif (ou additif surfactant), tel que du dodécylsulfate de sodium.In addition, the second electrically conductive element may comprise a second material, for example, at least one surfactant (or surfactant additive), such as sodium dodecyl sulfate.
Ce second élément conducteur électrique peut présenter une épaisseur (correspondant, du fait qu'il se présente classiquement sous forme d'un cylindre creux à la différence entre le diamètre externe et le diamètre interne du cylindre) allant de 5 à 800 nm, de préférence de 10 à 300 nm. En outre, ce second élément conducteur électrique présente, avantageusement, une résistance surfacique inférieure à 5000 ohms par carré (Ω/π), de préférence inférieure à 50 ohms par carré (Ω/π).This second electrically conductive element may have a thickness (corresponding to the fact that it is conventionally in the form of a hollow cylinder at the difference between the external diameter and the internal diameter of the cylinder) ranging from 5 to 800 nm, preferably from 10 to 300 nm. In addition, this second electrically conductive element advantageously has a surface resistance of less than 5000 ohms per square (Ω / π), preferably less than 50 ohms per square (Ω / π).
Entre le premier élément conducteur électrique et le second élément conducteur électrique est disposée une couche d'un matériau diélectrique, cette couche pouvant être en :Between the first electrically conductive element and the second electrically conductive element is disposed a layer of dielectric material, this layer possibly being in:
-un matériau organique du type polymère, auquel cas il s'entend que le ou polymères constitutifs du matériau doivent présenter des propriétés diélectriques, de tels polymères pouvant être choisis parmi des polyoléfines, des polyaromatiques, des polyimides, des polymères acrylates, des élastomères silicones, des élastomères de la famille des caoutchoucs (tel qu'un copolymère acrylonitrile-butadiène), des polyuréthanes, ces polymères pouvant être partiellement ou totalement halogénés, en particulier, avec du fluor ; ouan organic material of the polymer type, in which case it is understood that the constituent polymer or polymers must have dielectric properties, such polymers being able to be chosen from polyolefins, polyaromatics, polyimides, acrylate polymers, silicone elastomers , elastomers of the rubber family (such as an acrylonitrile-butadiene copolymer), polyurethanes, these polymers being able to be partially or completely halogenated, in particular, with fluorine; or
-un matériau inorganique du type oxyde(s) d'élément(s) métallique(s) (par exemple, de l'oxyde de zirconium, de l'oxyde de hafnium, de l'oxyde de titane, de l'oxyde de zinc, de l'oxyde d'aluminium) ou d'élément(s) métalloïde(s) (tel qu'un oxyde de silicium) ou du type nitrure(s) (tel que du nitrure de bore).an inorganic material of the oxide type (s) of metallic element (s) (for example, zirconium oxide, hafnium oxide, titanium oxide, zinc, aluminum oxide) or of metalloid element (s) (such as silicon oxide) or of the nitride type (s) (such as boron nitride).
La couche de matériau diélectrique peut être également à base d'un matériau composite comprenant une matrice polymérique (par exemple, en un ou plusieurs polymères appartenant aux catégories mentionnées ci-dessus) et une charge, par exemple, du type oxyde(s) d'élément(s) métallique(s) ou d'élément(s) métalloïde(s) tels que mentionnés ci-dessus.The layer of dielectric material can also be based on a composite material comprising a polymer matrix (for example, in one or more polymers belonging to the categories mentioned above) and a filler, for example, of the oxide (s) d type. 'metallic element (s) or metalloid element (s) as mentioned above.
Lorsque la couche d'un matériau diélectrique est en un matériau organique du type polymère tel que mentionné ci-dessus, elle peut présenter une épaisseur (correspondant à la différence entre le diamètre externe et le diamètre interne) allant de 1 à 60 pm, de préférence de 1 à 6 pm.When the layer of a dielectric material is made of an organic material of the polymer type as mentioned above, it may have a thickness (corresponding to the difference between the external diameter and the internal diameter) ranging from 1 to 60 μm, from preferably from 1 to 6 pm.
Lorsque la couche d'un matériau diélectrique est en un matériau inorganique tel que mentionné ci-dessus, elle peut présenter une épaisseur (correspondant à la différence entre le diamètre externe et le diamètre interne) allant de 1 à 1000 nm, de préférence de 5 à 100 nm.When the layer of a dielectric material is made of an inorganic material as mentioned above, it may have a thickness (corresponding to the difference between the external diameter and the internal diameter) ranging from 1 to 1000 nm, preferably 5 at 100 nm.
Enfin, les câbles coaxiaux comprennent une gaine isolante placée sur le deuxième élément conducteur électrique, c'est-à-dire sur la couche de blindage, en vue d'assurer une protection physique du câble.Finally, the coaxial cables comprise an insulating sheath placed on the second electrically conductive element, that is to say on the shielding layer, in order to ensure physical protection of the cable.
Cette gaine comprend, classiquement, comme matériau constitutif, un matériau polymérique à base d'un ou plusieurs polymères isolants choisis, par exemple, parmi les polyoléfines éventuellement halogénées (par exemples, fluorées et/ou chlorées), par exemple un copolymère de tétrafluoroéthylène et d'hexafluoropropène, les polycétones, les silicones et les mélanges de ceux-ci.This sheath conventionally comprises, as constituent material, a polymeric material based on one or more insulating polymers chosen, for example, from optionally halogenated polyolefins (for example, fluorinated and / or chlorinated), for example a tetrafluoroethylene copolymer and of hexafluoropropene, polyketones, silicones and mixtures thereof.
Les câbles coaxiaux de l'invention peuvent être des câbles électriques de transmission de signaux numériques ou analogiques à haute ou basse fréquence, le premier élément conducteur électrique et le second élément conducteur électrique étant disposés de manière coaxiale l'un par rapport à l'autre (soit, en d'autres termes, leurs axes de symétrie centrale se confondent).The coaxial cables of the invention can be electrical cables for transmitting digital or analog signals at high or low frequency, the first electrical conductive element and the second electrical conductive element being arranged coaxially with respect to each other (or, in other words, their axes of central symmetry merge).
Les auteurs de la présente invention ont également mis au point un procédé de préparation des câbles coaxiaux définis ci-dessous, qui soit notamment de mise en œuvre simple et suscite de faibles coûts, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :The authors of the present invention have also developed a method for preparing the coaxial cables defined below, which is in particular simple to implement and generates low costs, said method comprising the following steps:
a) une étape de réalisation du premier élément conducteur électrique par réduction d'un ou plusieurs sels métalliques présents dans une solution et filage du ou des nanofils ainsi obtenus ;a) a step of producing the first electrically conductive element by reduction of one or more metal salts present in a solution and spinning of the nanowire (s) thus obtained;
b) une étape de dépôt sur le premier élément conducteur d'une couche de matériau diélectrique ;b) a step of depositing on the first conductive element a layer of dielectric material;
c) une étape de dépôt sur la couche de matériau diélectrique du second élément conducteur électrique ;c) a step of depositing on the layer of dielectric material the second electrically conductive element;
d) une étape de dépôt sur le second élément conducteur électrique de la gaine isolante.d) a step of depositing on the second electrically conductive element the insulating sheath.
Ainsi, le procédé de l'invention comprend, tout d'abord une étape de préparation du premier élément conducteur électrique constituant l'âme centrale cylindrique du câble coaxial, cette étape comprenant :Thus, the method of the invention comprises, first of all a step of preparing the first electrically conductive element constituting the central cylindrical core of the coaxial cable, this step comprising:
-une opération de réduction d'un ou plusieurs sels métalliques compris dans une solution pour former un ou des éléments métalliques à leur degré d'oxydation 0 sous forme de nanofils ;an operation of reduction of one or more metal salts included in a solution to form one or more metallic elements at their degree of oxidation 0 in the form of nanowires;
-une opération de filage du ou des nanofils ainsi obtenus.a spinning operation of the nanowire (s) thus obtained.
Plus spécifiquement, l'opération de filage peut consister en une opération d'électrofilage (correspondant à la terminologie anglaise « electrospinning »), qui permet, d'une part, d'orienter le ou les éléments métalliques sous forme de nanofils selon une direction privilégiée et, d'autre part, d'assembler bout à bout lesdits nanofils pour former l'âme centrale.More specifically, the spinning operation can consist of an electrospinning operation (corresponding to the English terminology "electrospinning"), which makes it possible, on the one hand, to orient the metallic element or elements in the form of nanowires in a direction privileged and, on the other hand, to assemble end to end said nanowires to form the central core.
Plus spécifiquement, concernant l'électrofilage, après l'opération de réduction et l'éventuelle opération de purification, les nanofils obtenus sont, avantageusement, dispersés dans une solution comprenant au moins un polymère compatible avec cette technique, tel qu'un polymère appartenant à la famille des polypyrrolidones (en particulier, une polyvinylpyrrolidone dite « PVP ») et au moins un solvant polaire protique (par exemple, un solvant alcoolique, comme le méthanol). Cette solution comprend, avantageusement, une concentration en nanofils allant de 0,1 à 20 g/L, de préférence de 2 à 10 g/L.More specifically, concerning electrospinning, after the reduction operation and the possible purification operation, the nanowires obtained are advantageously dispersed in a solution comprising at least one polymer compatible with this technique, such as a polymer belonging to the family of polypyrrolidones (in particular, a polyvinylpyrrolidone called "PVP") and at least one polar protic solvent (for example, an alcoholic solvent, such as methanol). This solution advantageously comprises a concentration of nanowires ranging from 0.1 to 20 g / L, preferably from 2 to 10 g / L.
Cette solution est ensuite introduite dans un dispositif d'électrofilage à raison d'un débit pouvant aller de 0,1 à 10 mL/h, de préférence de 0,3 à 3 mL/h et est soumise, avantageusement, à l'action d'un champ électrique allant de 0,1 à 10 kV/cm, de préférence, de 0,5 à 2 kV/cm.This solution is then introduced into an electrospinning device at a rate which can range from 0.1 to 10 ml / h, preferably from 0.3 to 3 ml / h and is advantageously subjected to the action. an electric field ranging from 0.1 to 10 kV / cm, preferably from 0.5 to 2 kV / cm.
A l'issue de cette opération d'électrofilage, les nanofils ainsi orientés peuvent être soumis à une opération de séchage pour éliminer le ou les solvants organiques présents dans la solution. Les nanofils orientés forment ainsi l'âme cylindrique du câble coaxial revêtue d'une couche du ou des polymères présents en solution.At the end of this electrospinning operation, the nanowires thus oriented can be subjected to a drying operation to remove the organic solvent (s) present in the solution. The oriented nanowires thus form the cylindrical core of the coaxial cable coated with a layer of the polymer or polymers present in solution.
L'âme cylindrique est ensuite recouverte d'une couche de matériau diélectrique.The cylindrical core is then covered with a layer of dielectric material.
Lorsque le matériau diélectrique consiste en un matériau polymérique, l'étape de dépôt peut consister en une opération d'extrusion du ou des polymères sur le premier élément conducteur électrique ou en une opération de trempage du premier élément conducteur électrique dans une solution comprenant le ou les polymères constitutifs du matériau diélectrique (étant entendu dans ce cas que l'opération de trempage sera suivie d'une opération de séchage pour éliminer les espèces volatiles présentes dans la solution).When the dielectric material consists of a polymeric material, the deposition step may consist of an operation of extruding the polymer (s) onto the first electrically conductive element or of an operation of dipping the first electrically conductive element in a solution comprising the or the polymers constituting the dielectric material (it being understood in this case that the soaking operation will be followed by a drying operation to eliminate the volatile species present in the solution).
Lorsque le matériau diélectrique consiste en un matériau du type oxyde(s) ou nitrure(s), l'étape de dépôt peut être réalisée par technique solgel (par exemple, par polymérisation du tétraorthosilicate, lorsque le matériau consiste en du SiO2) ou par la technique de dépôt chimique en phase vapeur par flux alternés (autrement appelée technique ALD pour « Atomic Loyer Déposition »), les conditions de ces techniques étant avantageusement fixées pour obtenir une couche présentant une épaisseur allant de 1 à 1000 nm, de préférence allant de 5 à 50 nm.When the dielectric material consists of a material of the oxide (s) or nitride (s) type, the deposition step can be carried out by the solgel technique (for example, by polymerization of tetraorthosilicate, when the material consists of SiO 2 ) or by the chemical vapor deposition technique by alternating fluxes (otherwise known as the ALD technique for “Atomic Rent Deposition”), the conditions of these techniques being advantageously fixed in order to obtain a layer having a thickness ranging from 1 to 1000 nm, preferably ranging from 5 to 50 nm.
La couche de matériau diélectrique ainsi obtenue est ensuite revêtue par le second élément conducteur électrique, lequel peut être déposée par une technique par voie liquide, c'est-à-dire mettant en œuvre une solution comprenant le ou les matériaux constitutifs du second élément conducteur électrique (à savoir, par exemple, des nanotubes de carbones, du graphène, de l'oxyde de graphène, des nanofils métalliques et des mélanges de ceux-ci et les additifs éventuels, tels qu'un additif surfactant). Parmi les techniques envisageables, il peut être fait mention, plus spécifiquement, de l'enduction par pulvérisation (connue également sous l'appellation anglaise « sproy-cooting »), du trempage-retrait (connu également sous l'appellation anglaise « dip-coating ») ou de l'enduction laminaire (connue également sous l'appellation anglaise «flowcoating »).The layer of dielectric material thus obtained is then coated with the second electrically conductive element, which can be deposited by a liquid technique, that is to say using a solution comprising the material or materials constituting the second conductive element. electric (i.e., for example, carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, metallic nanowires and mixtures thereof and optional additives, such as a surfactant additive). Among the possible techniques, mention may be made, more specifically, of spray coating (also known under the English name "sproy-cooting"), of dip-shrinkage (also known under the English name "dip- coating ") or laminar coating (also known as" flowcoating ").
Une fois l'opération de dépôt effectuée, la couche ainsi obtenue est avantageusement soumise à une opération de séchage pour éliminer notamment le ou les solvants, par exemple, à température ambiante (c'est-à-dire sans application de chauffage autre que celui de l'air ambiant) pendant une durée allant de 5 minutes à 12 heures, de préférence, de 30 minutes à 3 heures, et ceci de préférence sous une atmosphère de gaz inerte ou d'air sec. En variante, il peut être appliqué un léger chauffage, par exemple, à une température inférieure à 100°C, de préférence, inférieure à 50°C.Once the deposition operation has been carried out, the layer thus obtained is advantageously subjected to a drying operation in order to remove in particular the solvent (s), for example, at ambient temperature (that is to say without application of heating other than that ambient air) for a period ranging from 5 minutes to 12 hours, preferably from 30 minutes to 3 hours, and this preferably under an atmosphere of inert gas or dry air. Alternatively, slight heating may be applied, for example, to a temperature below 100 ° C, preferably below 50 ° C.
Outre des nanotubes de carbone, des graphènes, des oxydes de graphène, des nanofils métalliques et/ou des mélanges de ceux-ci, cette solution peut comprendre :In addition to carbon nanotubes, graphenes, graphene oxides, metallic nanowires and / or mixtures thereof, this solution can include:
-un ou plusieurs solvants tels que de l'eau, un solvant alcoolique, un solvant cétonique (tel que la N-méthyl-2-pyrrolidone, le diméthylformamide), un solvant sulfoxyde (tel que le diméthylsulfoxyde) et des mélanges de ceux-ci ; et/ouone or more solvents such as water, an alcoholic solvent, a ketone solvent (such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide), a sulfoxide solvent (such as dimethylsulfoxide) and mixtures thereof this ; and or
-un ou plusieurs agents tensioactifs (tels que du dodécylsulfate de sodium).one or more surfactants (such as sodium dodecyl sulfate).
Enfin, le second élément conducteur électrique est revêtu par une gaine isolante, laquelle peut être déposée, lorsqu'elle est constituée d'un matériau polymérique, par une technique d'extrusion. Dans ce cas, la gaine est déposée directement sur le second élément conducteur électrique en sortie de fabrication de celui-ci puis refroidie jusqu'à température ambiante.Finally, the second electrically conductive element is coated by an insulating sheath, which can be deposited, when it is made of a polymeric material, by an extrusion technique. In this case, the sheath is deposited directly on the second electrically conductive element at the end of its manufacture, then cooled to ambient temperature.
Les câbles coaxiaux de l'invention grâce à leur faible diamètre ont la capacité de pouvoir être insérés dans des zones très étroites, ce qui les rend naturellement tout à fait appropriés pour être utilisés dans le domaine médical et, notamment, pour des applications invasives comme, par exemple, en cardiologie, en ophtalmologie ou en neurologie, la finalité pouvant être la surveillance in vivo, l'établissement d'un diagnostic ou la neurostimulation.The coaxial cables of the invention thanks to their small diameter have the ability to be inserted in very narrow areas, which naturally makes them perfectly suitable for use in the medical field and, in particular, for invasive applications such as , for example, in cardiology, ophthalmology or neurology, the purpose may be in vivo monitoring, the establishment of a diagnosis or neurostimulation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront du complément de description qui suit et qui se rapporte au mode de réalisation particulier.Other characteristics and advantages of the invention will appear from the additional description which follows and which relates to the particular embodiment.
Bien entendu, ce complément de description n'est donné qu'à titre d'illustration de l'invention et n'en constitue en aucun cas une limitation.Of course, this additional description is given only by way of illustration of the invention and in no way constitutes a limitation.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La figure unique représente une vue d'un câble coaxial conforme à l'invention.The single figure shows a view of a coaxial cable according to the invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
EXEMPLEEXAMPLE
Le présent exemple illustre la préparation d'un câble coaxial conforme à l'invention comprenant la préparation du premier élément conducteur électrique (c'est-à-dire l'âme centrale), la préparation de la couche de matériau diélectrique, la préparation du second élément conducteur électrique (c'est-à-dire la couche de blindage) et la préparation de la gaine isolante, moyennant quoi il résulte un câble coaxial conforme à l'invention comme illustré sur la figure unique avec pour éléments respectifs, une âme centrale 1, une couche de matériau diélectrique 3, une couche de blindage 5 et une gaine isolante 7.This example illustrates the preparation of a coaxial cable according to the invention comprising the preparation of the first electrically conductive element (that is to say the central core), the preparation of the layer of dielectric material, the preparation of the second electrically conductive element (that is to say the shielding layer) and the preparation of the insulating sheath, whereby a coaxial cable according to the invention results as illustrated in the single figure with a respective core central 1, a layer of dielectric material 3, a shielding layer 5 and an insulating sheath 7.
a) Préparation de l'âme centralea) Preparation of the central core
Dans le cadre de cet exemple, l'âme centrale est à base de nanofils d'argent.In the context of this example, the central core is based on silver nanowires.
Les nanofils d'argent sont préparés par le protocole suivant.The silver nanowires are prepared by the following protocol.
Dans un premier temps, il est préparé un premier mélange, dans un monocol, par mise en solution de 3,54 g de polyvinylpyrrolidone (PVP) (de masse molaire 40 000 g/mol) et 10 mg de NaCI (obtenu auprès de Sigma Aldrich, de pureté 99,0 %) à 120°C (via un bain d'huile) dans 156 mL d'éthylèneglycol (obtenu auprès de Sigma Aldrich, de pureté 99,0 %).Firstly, a first mixture is prepared, in a monocolor, by dissolving 3.54 g of polyvinylpyrrolidone (PVP) (of molar mass 40,000 g / mol) and 10 mg of NaCl (obtained from Sigma Aldrich, 99.0% purity) at 120 ° C (via an oil bath) in 156 mL of ethylene glycol (obtained from Sigma Aldrich, 99.0% purity).
Dans un deuxième temps, il est préparé un deuxième mélange, dans un tricol, par mise en solution de 1,36 g de nitrate d'argent (obtenu auprès de Sigma Aldrich) dans 80 mL d'éthylèneglycol.In a second step, a second mixture is prepared, in a three-necked flask, by dissolving 1.36 g of silver nitrate (obtained from Sigma Aldrich) in 80 ml of ethylene glycol.
Le premier mélange est ensuite ajouté, pendant une durée de coulée de 8 minutes, dans le deuxième mélange sous agitation.The first mixture is then added, during a casting time of 8 minutes, to the second mixture with stirring.
Après cette étape d'ajout, la température du bain d'huile ayant servi à la préparation du premier mélange est augmentée de 120°C à 160°C.After this addition step, the temperature of the oil bath used to prepare the first mixture is increased from 120 ° C to 160 ° C.
Lorsque la température du bain d'huile atteint 160°C, le tricol contenant le mélange réactionnel est immergé dans ce bain.When the temperature of the oil bath reaches 160 ° C., the three-necked flask containing the reaction mixture is immersed in this bath.
Après 60 minutes de réaction, le mélange résultant est laissé à refroidir à température ambiante.After 60 minutes of reaction, the resulting mixture is allowed to cool to room temperature.
Les nanofils obtenus sont introduits à raison de 3 g/L dans une solution comprenant 8% massique de polyvinylpyrrolidone (PVP) dans de l'éthanol. La dispersion ainsi obtenue est soumise à un électrofilage réalisé par injection de celle-ci dans un dispositif d'électrofilage selon un débit de 0,6 mL/h pour une distance de travail de 10 cm. La tension utilisée est alors de 6500 V (soit un champ électrique de 0,65 kV/cm). Le produit résultant est ensuite séché à l'air sec à 50°C pendant 30 minutes.The nanowires obtained are introduced at a rate of 3 g / L into a solution comprising 8% by mass of polyvinylpyrrolidone (PVP) in ethanol. The dispersion thus obtained is subjected to electrospinning carried out by injection of the latter into an electrospinning device at a flow rate of 0.6 ml / h for a working distance of 10 cm. The voltage used is then 6500 V (an electric field of 0.65 kV / cm). The resulting product is then dried in dry air at 50 ° C for 30 minutes.
L'âme ainsi formée comporte des nanofils entrelacés, le tout étant recouvert d'une gaine de PVP, l'âme ainsi recouverte présentant une forme sensiblement cylindrique présentant les dimensions suivantes : un diamètre allant de 80 à 500 nm et une hauteur de 90 cm.The core thus formed comprises interlaced nanowires, the whole being covered with a PVP sheath, the core thus covered having a substantially cylindrical shape having the following dimensions: a diameter ranging from 80 to 500 nm and a height of 90 cm .
b) Préparation de la couche de matériau diélectriqueb) Preparation of the dielectric material layer
Une solution de latex à 49% de matière sèche à base d'un copolymère acrylonitrile-butadiène (NBR Latex Zetpol®) est utilisée (10 mL).A 49% dry matter latex solution based on an acrylonitrile-butadiene copolymer (NBR Latex Zetpol®) is used (10 mL).
Cette solution est solubilisée dans de l'acétone (500 mL) puis est concentrée. Du 2,5-b/s-tert-butylperoxy-2,5-diméthylhexane est ajouté à raison de 0,1 % massique par rapport à la masse totale de la solution. L'âme obtenue à l'issue de l'étape a) est trempée 30 secondes dans cette solution puis séchée à 150°C durant 20 secondes. Le produit résultant est alors refroidi et mis en bobine. La couche de matériau diélectrique obtenu présente une épaisseur de 12 pm.This solution is dissolved in acetone (500 mL) and is then concentrated. 2,5-b / s-tert-butylperoxy-2,5-dimethylhexane is added in an amount of 0.1% by mass relative to the total mass of the solution. The core obtained at the end of step a) is soaked for 30 seconds in this solution and then dried at 150 ° C for 20 seconds. The resulting product is then cooled and reeled. The layer of dielectric material obtained has a thickness of 12 μm.
c) Préparation de la couche de blindagec) Preparation of the shielding layer
Il est préparé dans un premier temps une solution aqueuse comprenant de l'eau (100 mL) et des nanotubes de carbone et des feuillets exfoliés de graphène en proportion massique égale (400 mg). Du diméthylformamide (30 mL) est ajouté.An aqueous solution comprising water (100 ml) and carbon nanotubes and exfoliated sheets of graphene in equal mass proportion (400 mg) is first prepared. Dimethylformamide (30 mL) is added.
Un agent tensioactif, le dodécylsulfate de sodium, est ajouté à hauteur de 50 pM.A surfactant, sodium dodecyl sulfate, is added up to 50 µM.
Le produit résultant de l'étape précédente est trempé 30 secondes dans la solution préparée ci-dessus puis séché sous flux d'air chauffé à 150°C pendant 5 minutes.The product resulting from the previous step is soaked for 30 seconds in the solution prepared above and then dried under a flow of air heated to 150 ° C for 5 minutes.
La résistance linéaire mesurée sur cet échantillon est de 250 Ω/m.The linear resistance measured on this sample is 250 Ω / m.
La couche de blindage obtenue présente une épaisseur de 90 nm.The shielding layer obtained has a thickness of 90 nm.
d) Préparation de la gaine isolanted) Preparation of the insulating sheath
Le produit résultant de l'étape précédente est passé dans une extrudeuse pour déposer une couche de copolymère de tétrafluoroéthylène et d'hexafluoropropène (dit copolymère FEP) à une température supérieure à 300°C.The product resulting from the previous step is passed through an extruder to deposit a layer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropene copolymer (called FEP copolymer) at a temperature above 300 ° C.
Le câble coaxial ainsi formé est refroidi à l'air ambiant et enroulé. Il présente un diamètre de 38 pm.The coaxial cable thus formed is cooled in ambient air and wound. It has a diameter of 38 µm.
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