FR3100087A1 - Dispositif electrothermique comprenant une couche de pedot - Google Patents
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Abstract
Dispositif électrothermique muni d’un empilement comprenant :- une première couche (10) en un premier matériau polymérique ayant un premier coefficient d’expansion thermique,- une deuxième couche (20) en un deuxième matériau polymérique électriquement conducteur à base de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) associé à un ou plusieurs contre-ions, de préférence, choisis parmi le poly(styrène sulfonate), le tosylate, l’hydrogénosulfate, le triflate et le méthylsulfonate,- une troisième couche (30) en un troisième matériau polymérique ayant un deuxième coefficient d’expansion thermique, le deuxième coefficient d’expansion thermique étant inférieur au premier coefficient d’expansion thermique. Figure pour l’abrégé : figure 2
Description
La présente invention se rapporte au domaine général des dispositifs de conversion d’énergie.
L’invention concerne un dispositif électrothermique (actuateur électrothermique).
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un tel dispositif.
L’invention trouve des applications dans différents domaines industriels.
Les actuateurs sont des dispositifs capables de convertir différents types d'énergie, tels que la lumière, le champ électrique, le champ magnétique, la pression pneumatique ou l'énergie thermique en énergie mécanique.
Les actuateurs transformant un stimulus électrique en réponse mécanique ont été particulièrement étudiés puisque ce fonctionnement est simple à mettre en œuvre. En particulier, les actuateurs électrothermiques (aussi appelés actionneurs électrothermiques) comprennent un élément électriquement conducteur et un ou plusieurs matériaux de coefficient d’expansion thermique différents. Lorsque l’élément électriquement conducteur est parcouru par un champ électrique, celui-ci dissipe de l'énergie par effet Joule, ce qui provoque la dilatation thermique du ou des matériaux actifs.
Les actuateurs électrothermiques présentent de nombreux avantages par rapport aux autres actuateurs, notamment un faible poids, un procédé de fabrication ne mettant pas en œuvre d’électrolyte, et leur fonctionnement nécessite une tension d’actionnement relativement faible. De plus, au cours de ces dernières années, l'utilisation de nano-objets (nanotubes, graphène, nanofils) pour fabriquer les électrodes a permis de développer des actionneurs électrothermiques transparents.
Par exemple, Zhu et al. (« Graphene-Based Bimorph Microactuators », Nano Lett. 2011,11(3), 977–981) ont fabriqué des actionneurs bimorphes graphène/époxy transparents. Le graphène se contracte lors de l'échauffement en raison d'un coefficient de dilatation thermique négatif, opposé au comportement normal des matériaux conventionnels. Cette réponse thermomécanique asymétrique conduit à un actionnement bimorphe important.
Dans l’article de Chen et al. (« Transparent Actuators and Robots Based on Single-Layer Superaligned Carbon Nanotube Sheet and Polymer Composites ”, Nanoscale 2016, 8 (12), 6877–6883), l’actuateur électrothermique comprend une couche de nanotubes de carbone, une couche de polyéthylène téréphtalate (PET) et une couche de polypropylène bi-axialement orientée (BOPP). Un rayon de courbure de 0,41cm-1a été obtenu.
Yao et al. (« Electrothermal Actuators Using Silver Nanowire Heaters »Nanoscale 2017,9(11), 3797–3805) ont obtenu un rayon de courbure de 2,6cm-1à une tension de 4,5V avec un actionneur électrothermique comprenant des couches de PDMS et de polyimide et une couche de nanofils d’argent.
Cependant, même si ces dispositifs sont au moins partiellement transparents, la présence des nano-objets conduit à la diffusion de la lumière, ce qui leur donne un effet flouté, qui peut être gênant pour certaines applications optoélectroniques, comme par exemple pour les écrans tactiles à retour haptique.
Un but de la présente invention est de proposer un dispositif électrothermique transparent et diffusant peu la lumière.
Pour cela, la présente invention propose un dispositif électrothermique, tel qu’un actuateur électrothermique, muni d’un empilement comprenant :
- une première couche en un premier matériau polymérique ayant un premier coefficient d’expansion thermique,
- une deuxième couche en un deuxième matériau polymérique électriquement conducteur à base de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) associé à un ou plusieurs contre-ions, de préférence, choisis parmi le poly(styrène sulfonate) (PSS), le toluène sulfonate, l’hydrogénosulfate, le triflate et le méthylsulfonate,
- une troisième couche en un troisième matériau polymérique ayant un deuxième coefficient d’expansion thermique, le deuxième coefficient d’expansion thermique étant inférieur au premier coefficient d’expansion thermique.
- une première couche en un premier matériau polymérique ayant un premier coefficient d’expansion thermique,
- une deuxième couche en un deuxième matériau polymérique électriquement conducteur à base de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) associé à un ou plusieurs contre-ions, de préférence, choisis parmi le poly(styrène sulfonate) (PSS), le toluène sulfonate, l’hydrogénosulfate, le triflate et le méthylsulfonate,
- une troisième couche en un troisième matériau polymérique ayant un deuxième coefficient d’expansion thermique, le deuxième coefficient d’expansion thermique étant inférieur au premier coefficient d’expansion thermique.
L’invention se distingue fondamentalement de l’art antérieur par la présence d’une couche transparente à base de poly(3,4 éthylènedioxythiophene) (PEDOT). Une telle couche à base de PEDOT diffuse peu la lumière contrairement aux dispositifs à base de nano-objets (graphène, nanotubes de carbone, etc).
De plus, les couches à base de PEDOT présentent une conductivité électrique suffisante pour permettre un chauffage efficace par effet Joule tout en restant transparente et tout en adhérant à des matériaux possédant des coefficients d’expansion thermique très différents.
L’utilisation de couches polymériques pour former l’empilement permet d’avoir un empilement avec des couches d’indices optiques proches.
L’empilement obtenu est transparent, c’est-à-dire qu’il présente une transmittance totale supérieure à 70%.
Avantageusement, la deuxième couche présente une conductivité électrique supérieure à 500 S cm-1et de préférence supérieure à 1000 S cm-1.
Selon une première variante de réalisation avantageuse, l’empilement comprend successivement la deuxième couche, la première couche puis la troisième couche.
Selon une deuxième variante de réalisation avantageuse, l’empilement comprend successivement la deuxième couche, la troisième couche et la première couche.
Avantageusement, le coefficient d’expansion thermique de la première couche est supérieur à 200.10-6K-1et le coefficient d’expansion thermique de la troisième couche est inférieur à 100 10-6K-1.
Avantageusement, le premier matériau polymérique est choisi parmi un polysiloxane, tel que le polydiméthylsiloxane (PDMS) et les copolymères à blocs styrèniques, comme par exemple le polystyrène-b-poly(éthylène-butylène)-b-polystyrène.
Avantageusement, le troisième matériau polymérique est choisi parmi un polycarbonate, un poly(méthacrylate de méthyle), l’acrylonitrile butadiène styrène, un polyimide, le polyéthylène naphthalate et le polyéthylène téréphtalate.
Avantageusement, l’empilement a une transmittance supérieure à 70%.
Avantageusement, l’empilement est recouvert par une couche d’encapsulation.
Le dispositif électrothermique selon l’invention présente de nombreux avantages :
- il diffuse très peu la lumière par rapport aux dispositifs électrothermiques de l’art antérieur,
- il est très souple puisqu’il est formé de matériaux polymères,
- il nécessite de faibles tensions d’adressage pour pouvoir fonctionner.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un dispositif électrothermique tel que défini précédemment, comprenant les étapes suivantes :
- déposer, sur l’une de la première couche ou de la troisième couche, une solution contenant un solvant et le deuxième matériau dissous ou les précurseurs du deuxième matériau et un initiateur de polymérisation,
- évaporer le solvant, et éventuellement polymériser les précurseurs du deuxième matériau, de manière à former la deuxième couche en deuxième matériau,
- déposer l’autre de la première couche ou de la troisième couche, de manière à former un empilement avec la première couche, la deuxième couche et la troisième couche.
Avantageusement, la couche à base de PEDOT peut être déposée par des techniques d’impression à faible coût et à faible température (typiquement inférieures à 100°C°) comme par exemple par sérigraphie, dépôt jet d’encre, spray, nébulisation, flexogravure, héliogravure, trempage, enduction ou par des techniques de dépôt par filière à fente (« slot die »).
Le procédé de fabrication d’un tel dispositif électrothermique est simple à mettre en œuvre et peu coûteux.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront du complément de description qui suit.
Il va de soi que ce complément de description n’est donné qu’à titre d’illustration de l’objet de l’invention et ne doit en aucun cas être interprété comme une limitation de cet objet.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d’exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n’étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.
En outre, dans la description ci-après, des termes qui dépendent de l'orientation, tels que « dessus », «dessous », etc. d’une structure s'appliquent en considérant que la structure est orientée de la façon illustrée sur les figures.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Par la suite, l’invention va être particulièrement décrite pour un actuateur électrothermique.
On se réfère aux figures 1A, 1B, 1C et 2, l’actuateur électrothermique comporte un empilement comprenant :
- une première couche 10 de matériau polymérique présentant un fort coefficient d’expansion thermique,
- une deuxième couche 20 à base de PEDOT,
- une troisième couche 30 de matériau polymérique présentant un faible coefficient d’expansion thermique.
- une première couche 10 de matériau polymérique présentant un fort coefficient d’expansion thermique,
- une deuxième couche 20 à base de PEDOT,
- une troisième couche 30 de matériau polymérique présentant un faible coefficient d’expansion thermique.
De préférence, l’empilement est constitué de la première couche 10, de la deuxième couche 20 et de la troisième couche 30. Autrement dit, il s’agit d’un tricouche.
L’ordre des couches dans l’empilement est, avantageusement, celui précédemment cité et représenté sur la figure 1A. Selon une autre variante de réalisation, l’empilement comprend successivement la deuxième couche 20, la première couche 10 et la troisième couche 30 (figure 1B). Selon une autre variante de réalisation, l’empilement comprend successivement, la deuxième couche 20, la troisième couche 30 et la première couche 10 (figure 1C).
La première couche 10 est en un matériau présentant un fort coefficient d’expansion thermique, c’est-à-dire supérieur à 200.10-6K-1. De préférence, le matériau de la première couche 10 est un matériau polymère (élastomère). De préférence, le matériau de la première couche est un polysiloxane (silicone). De préférence, elle est en polydiméthylsiloxane (PDMS). Il peut également s’agir d’un élastomère thermoplastique à base de copolymères blocs styrèniques comme, par exemple, le polystyrène-b-poly(éthylène-butylène)-b-polystyrène (SEBS). La première couche 10 a une épaisseur comprise entre 100 nm et 1 cm, de préférence entre 100 µm et 1mm, et de façon avantageuse entre de 200 µm et 500µm. La première couche 10 présente, avantageusement, une transmittance supérieure à 70% et de préférence supérieure à >90%.
La deuxième couche 20 est en un matériau à base de PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene associé à un ou plusieurs contre-ions, tel que le poly(styrène sulfonate) (PSS), le toluène sulfonate aussi appelé tosylate (Tos), le Triflate (Tf), l’hydrogénosulfate ou le méthylsulfonate (Ms). Avantageusement, la deuxième couche 20 présente une conductivité électrique supérieure à 500 S cm-1et de préférence supérieure à 1000 S cm-1. La deuxième couche 20 présente, avantageusement, une résistance surfacique <500 Ω/□. La deuxième couche 20 a une épaisseur comprise entre 5 et 1000 nm, de préférence entre 10 nm et 1 µm, encore plus préférentiellement entre 10 nm et 200 nm, notamment entre 20 et 200 nm. Elle présente, avantageusement, une transmittance >80%.
La troisième couche 30 est en un matériau polymérique présentant un faible coefficient d’expansion thermique, c’est-à-dire inférieur à 100 10-6K-1. De préférence, on choisira le polymère parmi un polycarbonate, un poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), l’acrylonitrile butadiène styrène (ABS), un polyimide (PI), comme par exemple un film commercialisé sous le nom Kapton®, un polyéthylène naphthalate aussi appelé poly(naphtalate d’éthylène) (PEN) ou un polyéthylène téréphtalate aussi appelé poly(téréphtalate d’éthylène) (PET). La troisième couche 30 a une épaisseur comprise entre 1 µm et 125 µm et de préférence entre 1 µm et 25 µm. Cette couche peut être plane ou courbe. Elle a, avantageusement, une transmittance supérieure à 70% et de préférence supérieure à 90%.
Le matériau de la première couche 10 et le matériau de la troisième couche 30 présentent des coefficients de dilatation thermique différents, celui de la troisième couche 30 étant inférieur à celui de la première couche 10.
L’empilement est transparent : la transmittance totale du dispositif est supérieure à 70%, et de préférence supérieur à 80%. Le dispositif final a une épaisseur, de préférence, comprise entre 2µm et 2cm et de préférence encore entre 100 µm et 500 µm.
Comme représenté sur la figure 2, l’actuateur comprend également des électrodes 40 de reprise de contact pour appliquer une tension d’adressage allant, avantageusement, de 0 à 48V. Les électrodes sont, par exemple, en cuivre, argent, indium, étain, matériaux carbonés tels que des nanotubes de carbone (CNT) ou du graphène par exemple, et/ou en polymères électriquement conducteurs. Les électrodes 40 présentent une résistance surfacique inférieure à 10 Ω/□. Ces électrodes 40 sont destinées à être reliées à un générateur de tension.
L’empilement peut être recouvert par une couche d’encapsulation, non représentée, aussi appelée couche de protection. La couche d’encapsulation peut avoir différentes propriétés, notamment choisies parmi des propriétés anti-rayure, antireflet, imperméable à l’eau, imperméable à l’oxygène, conductrice/isolante thermique, et/ou polarisante.
Le procédé de fabrication d’un tel dispositif électrothermique va maintenant être décrit.
La deuxième couche 20 à base de PEDOT peut être déposée sur la première couche 10 ou sur la troisième couche 30, jouant alors le rôle de substrat, c’est-à-dire que l’empilement est fabriqué à partir de cette couche.
Selon une première variante de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
a) Fourniture de la première couche 10,
b) formation des contacts électriques 40,
c) dépôt de la deuxième couche 20 à base de PEDOT,
d) dépôt de la troisième couche 30,
e) éventuellement, dépôt de la couche d’encapsulation.
a) Fourniture de la première couche 10,
b) formation des contacts électriques 40,
c) dépôt de la deuxième couche 20 à base de PEDOT,
d) dépôt de la troisième couche 30,
e) éventuellement, dépôt de la couche d’encapsulation.
Selon une deuxième variante de réalisation, le procédé comprend les étapes suivantes :
a’) Fourniture de la troisième couche 30,
b’) formation des contacts électriques 40,
c’) dépôt de la deuxième couche 20 à base de PEDOT,
d’) dépôt de la première couche 10,
e’) éventuellement, dépôt de la couche d’encapsulation.
a’) Fourniture de la troisième couche 30,
b’) formation des contacts électriques 40,
c’) dépôt de la deuxième couche 20 à base de PEDOT,
d’) dépôt de la première couche 10,
e’) éventuellement, dépôt de la couche d’encapsulation.
La couche, fournie à l’étape a) ou a’), peut être soumise à un traitement de surface. Par exemple pour la rendre plus hydrophile, on peut réaliser un traitement plasma ou un traitement par voie liquide en milieu oxydant. Elle peut être activée par UV/Ozone, plasma O2ou en l’immergeant dans une solution oxydante comme la solution piranha (acide sulfurique/H2O2avec un rapport volumique 3/1) pendant 10 min.
Lors de l’étape b) ou b’), les contacts électriques 40 sont formés. Ils peuvent être formés avant ou après l’impression de la couche mince à base de PEDOT. Ils sont avantageusement métalliques. Ils sont, par exemple, formés à partir d’une encre conductrice (de préférence à base d’argent) ou de fils/rubans/films métalliques.
Lors de l’étape c) ou c’), la deuxième couche 20 de polymère conducteur est formée. Elle peut être obtenue selon différentes variantes de réalisation.
Selon une première variante de réalisation, la deuxième couche 20 est formée en déposant une solution contenant le deuxième matériau dissous dans un solvant, et faisant évaporer le solvant. Le solvant est, avantageusement, de l’eau ou un solvant hydroalcoolique (avantageusement un mélange eau + alcool(s) ayant au plus 4 atomes de carbone en toutes proportions).
Selon ce mode de réalisation, on choisira, avantageusement, le PEDOT:PSS (poly(3,4-éthylènedioxythiophène) : poly(styrène sulfonate)).
La solution contenant le deuxième matériau dissous peut être déposée par toute technique de dépôt en phase liquide. A titre illustratif et non limitatif, il peut s’agir d’une méthode de dépôt par trempage, de dépôt à la tournette (« spin coating »), de nébulisation, de dépôt par flux (« flow coating »), de jet d’encre, de dépôt avec une filière à fente (« slot die ») ou par sérigraphie.
Après dépôt, la couche 20 est séchée.
La couche 20 séchée peut ensuite être trempée dans un solvant organique pour la laver. Le solvant est, par exemple, la NMP, le DMF, le DMSO, ou un alcool tel que l’éthylène glycol ou l’isopropanol. Puis la couche est à nouveau séchée.
Alternativement, le solvant organique peut être introduit dans la solution à déposer contenant le PEDOT dissous. Le volume de solvant, dans la solution, va de 0,1% à 20%. Une seule étape de séchage est alors nécessaire.
Il est possible de réaliser plusieurs dépôts successifs pour obtenir une deuxième couche 20 en deuxième matériau plus épaisse. Entre chaque dépôt, on réalisera, avantageusement, une étape de séchage et de lavage (par exemple avec un alcool, préférentiellement le méthanol).
Selon une deuxième variante de réalisation, la deuxième couche 20 est formée en déposant une solution contenant un solvant, les précurseurs du deuxième matériau et un initiateur de polymérisation, puis en faisant évaporer le solvant et polymériser les précurseurs. Le solvant est, avantageusement, de l’eau.
Par précurseur du deuxième matériau, on entend des monomères et/ou des oligomères et/ou des pré-polymères menant à la formation du PEDOT. Notamment, il peut s’agir du monomère EDOT, du monomère PRODOT (Propylènedioxythiophène) et/ou du monomère EDOS (3-4-éthylènedioxyselenophène).
La solution peut comprendre en outre des précurseurs d’un polymère additionnel. Il peut s’agir d’un polymère de type PEG, par exemple un polymère comprenant des unités de base de type polyéthylène glycol et polypropylène glycol, et en particulier on préfèrera les copolymères linéaires diblocs ou triblocs à base de polyéthylène glycol (PEG) et de polypropylène glycol (PPG), tel que PEG-PPG-PEG.
Le solvant peut être un solvant organique, notamment un alcool. De préférence, on choisira un monoalcool ayant de 1 à 5 atomes de carbone.
La solution peut également comprendre un solvant additionnel de type amine ou DMF ou NMP ou EG ou DMSO. Le solvant additionnel peut représenter jusqu’à 20% massique du mélange de solvant.
L’initiateur de polymérisation est une espèce permettant la polymérisation de l’EDOT, par exemple du triflate de fer (i.e. complexe tris-(trifluorométhanesulfonate) de ferIII).
La solution est déposée sur la surface à recouvrir, par exemple par toute technique de dépôt de solution, par exemple, par dépôt à la tournette (« spin coating »), trempage, déposition par nébulisation, sérigraphie, flexographie.
Une étape de séchage est ensuite réalisée. Par exemple, le dispositif peut être chauffé jusqu’à 150°C, de préférence à une température allant de 40°C à 80°C. Cette étape peut être réalisée sous atmosphère ambiante ou sous atmosphère contrôlée.
Avantageusement, après séchage, on rince la couche 20 polymérisée avec un solvant hydroxylé (typiquement de l’éthanol ou du méthanol) puis on la sèche.
Le cycle de dépôt/séchage/lavage peut être réalisé plusieurs fois pour obtenir une deuxième couche 20 plus épaisse.
Après la formation de la deuxième couche 20, on forme la dernière couche de l’empilement.
Lors de l’étape d), la troisième couche 30 en troisième matériau, par exemple en PEN, PET ou PI, est laminée avec l’ensemble formé de la première couche, avantageusement en PDMS, et de la deuxième couche.
Lors de l’étape d’), la première couche 10 en premier matériau, par exemple, en PDMS, est déposée par dépôt à la tournette.
Un adhésif optiquement transparent peut être utilisé pour renforcer la tenue mécanique. On choisira, par exemple, les adhésifs commercialisés sous la référence tesa® 6959.
Une ou plusieurs couches de l’empilement peuvent être structurées, pour donner des caractéristiques de déformation particulière.
Les motifs de la structuration peuvent être fabriqués de façon soustractive en déposant une couche sur l’ensemble de la surface de la couche sous-jacente (dépôt dit pleine plaque) et en enlevant la matière en dehors des zones visées.
Selon une variante avantageuse, les motifs sont obtenus de façon additive, en déposant le matériau localement (i.e. sur les zones d’intérêt).
Avec un tel procédé, il est possible de fabriquer des actuateurs électrothermiques transparents de petites ou de grandes surfaces, notamment de quelques mm² à plusieurs m². La couche jouant le rôle de substrat peut être plane ou non plane.
La couche de protection peut être déposée avant ou après la formation des électrodes de reprise de contact pour les architectures 2èmecouche/3èmecouche/1èrecouche et 2èmecouche/1èrecouche/3èmecouche.
Exemple
illustratif et non limitatif
d’un mode de réalisation
Dans cet exemple, un procédé de fabrication d’un actuateur PDMS/PEDOT/polyimide est décrit.
Sur un substrat 10 en PDMS de 25 µm d’épaisseur, on réalise des reprises de contact de 150nm en or par pulvérisation cathodique.
L’élaboration des électrodes 40 est réalisée par dépôt par spray d’une solution de PEDOT:PSS PH1000 diluée à 25% dans l’isopropanol sur le substrat chauffé à 80 °C. L’appareil est un spray commercialisé sous le nom Sonotek.
Avant le dépôt de la couche 20 de PEDOT, le substrat est activé par traitement plasma O2avec les paramètres suivants : 100 sccm (pour « Standard Cubic Centimeters per Minute »), 120 W, 90s.
Après dépôt de la couche en PEDOT, un recuit à 90°C est réalisé pendant 10 min sur plaque chauffante. Puis l’ensemble est immergé dans un bain d’éthylène glycol pendant 20 min.
Une étape de séchage sur plaque chauffante à 120 °C permet d’obtenir une couche d’épaisseur inférieure à 150 nm et de résistance surfacique inférieure à 100 Ω /□.
Finalement, une troisième couche 30 adhésive (type « scotch ») commercialisée sous la référence 3M 92, constituée d’un film de polyimide (Kapton®) de 25µm d’épaisseur et d’un adhésif transparent, est collé sur le dépôt de PEDOT.
L’ensemble obtenu est représenté sur la figure 2.
Lorsqu’une tension de 5V est appliquée, le dispositif se courbe à un rayon de courbure de 2,5 cm-1.
Claims (10)
- Dispositif électrothermique muni d’un empilement comprenant :
- une première couche (10) en un premier matériau polymérique ayant un premier coefficient d’expansion thermique,
- une deuxième couche (20) en un deuxième matériau polymérique électriquement conducteur à base de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) associé à un ou plusieurs contre-ions, de préférence, choisis parmi le poly(styrène sulfonate), le tosylate, l’hydrogénosulfate, le triflate et le méthylsulfonate,
- une troisième couche (30) en un troisième matériau polymérique ayant un deuxième coefficient d’expansion thermique, le deuxième coefficient d’expansion thermique étant inférieur au premier coefficient d’expansion thermique. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’empilement comprend successivement la deuxième couche (20), la première couche (10) puis la troisième couche (30).
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’empilement comprend successivement la deuxième couche (20), la troisième couche (30) et la première couche (10).
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le coefficient d’expansion thermique de la première couche (10) est supérieur à 200.10-6K-1et en ce que le coefficient d’expansion thermique de la troisième couche (30) est inférieur à 100 10-6K-1.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier matériau polymérique est choisi parmi un polysiloxane, tel que le polydiméthylsiloxane (PDMS) et les copolymères à blocs styrèniques, comme par exemple le polystyrène-b-poly(éthylène-butylène)-b-polystyrène.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le troisième matériau polymérique est choisi parmi un polycarbonate, un poly(méthacrylate de méthyle), l’acrylonitrile butadiène styrène, un polyimide, le polyéthylène naphthalate et le polyéthylène téréphtalate.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la deuxième couche (20) présente une conductivité électrique supérieure à 500 S cm-1et de préférence supérieure à 1000 S cm-1.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’empilement a une transmittance supérieure à 70%.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’une couche d’encapsulation recouvre l’empilement.
- Procédé de fabrication d’un dispositif électrothermique tel que défini dans l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant les étapes suivantes :
- déposer, sur l’une d’une première couche (10) ou d’une troisième couche (30), une solution contenant un solvant et un deuxième matériau dissous ou les précurseurs du deuxième matériau et un initiateur de polymérisation,
- évaporer le solvant, et éventuellement polymériser les précurseurs du deuxième matériau, de manière à former une deuxième couche (20) en un deuxième matériau,
- déposer l’autre de la première couche (10) ou de la troisième couche (30), de manière à former un empilement comprenant la première couche (10), la deuxième couche (20) et la troisième couche (30),
la première couche (10) étant en un premier matériau polymérique ayant un premier coefficient d’expansion thermique,
la deuxième couche (20) étant en un deuxième matériau polymérique électriquement conducteur à base de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) associé à un ou plusieurs contre-ions, de préférence, choisis parmi le poly(styrène sulfonate), le tosylate, l’hydrogénosulfate, le triflate et le méthylsulfonate.
la troisième couche (30) étant en un troisième matériau polymérique ayant un deuxième coefficient d’expansion thermique, le deuxième coefficient d’expansion thermique étant inférieur au premier coefficient d’expansion thermique.
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ID=69903213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1909273A Withdrawn FR3100087A1 (fr) | 2019-08-19 | 2019-08-19 | Dispositif electrothermique comprenant une couche de pedot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3100087A1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100213790A1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-08-26 | Tsinghua University | Electrostrictive composite, method for making the same and electrothermic type actuator |
| WO2015143601A1 (fr) * | 2014-03-24 | 2015-10-01 | 国家纳米科学中心 | Dispositif d'entraînement souple à chauffage électrique, ses applications, et unité de verrouillage entraînée par le dispositif d'entraînement |
| US20180058429A1 (en) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | Daegu Gyeongbuk Institute Of Science And Technology | Soft actuator using thermoelectric effect |
| CN107297929B (zh) * | 2017-06-16 | 2019-03-08 | 福建师范大学 | 致动材料和双向弯曲型致动器及其制备方法 |
-
2019
- 2019-08-19 FR FR1909273A patent/FR3100087A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100213790A1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-08-26 | Tsinghua University | Electrostrictive composite, method for making the same and electrothermic type actuator |
| WO2015143601A1 (fr) * | 2014-03-24 | 2015-10-01 | 国家纳米科学中心 | Dispositif d'entraînement souple à chauffage électrique, ses applications, et unité de verrouillage entraînée par le dispositif d'entraînement |
| US20180058429A1 (en) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | Daegu Gyeongbuk Institute Of Science And Technology | Soft actuator using thermoelectric effect |
| CN107297929B (zh) * | 2017-06-16 | 2019-03-08 | 福建师范大学 | 致动材料和双向弯曲型致动器及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| CHEN ET AL.: "Transparent Actuators and Robots Based on Single-Layer Superaligned Carbon Nanotube Sheet and Polymer Composites", NANOSCALE, vol. 8, no. 12, 2016, pages 6877 - 6883 |
| YAO ET AL.: "Electrothermal Actuators Using Silver Nanowire Heaters", NANOSCALE, vol. 9, no. 11, 2017, pages 3797 - 3805 |
| ZHU ET AL.: "Graphene-Based Bimorph Microactuators", NANO LETT., vol. 11, no. 3, 2011, pages 977 - 981 |
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