Polymer Electronic Inks : Synthesis, Formulation and Processing

Abstract

Dans ce travail, deux encres fonctionnelles pour l’électronique imprimée ont été étudiées. La première est composée d’un polymère semi-conducteur, le poly(3,4-éthylène dioxythiophène) (PEDOT), qui forme un complexe avec un polyanion isolant, le poly(4-styrène trifluorométhyl (bissulfonylimide)) (PSTFSI). Celui-ci stabilise le PEDOT dans l’eau. La deuxième encre contient un polymère piézoélectrique, le poly(fluorure de vinylidène-co-trifluoroéthylène) (P(VDF­TrFE)), dans des solvants organiques. Les propriétés rhéologiques, capillaires et de mouillage de ces encres doivent être ajustées par formulation pour les rendre imprimables par divers procédés d’impression. Les encres PEDOT ont été formulées pour l’impression jet d’encre, la sérigraphie, le dépôt avec une racle rigide (doctor blade) ou le dépôt de lignes avec une lame souple. Il a été montré qu’aucun additif n’est nécessaire pour modifier les propriétés rhéologiques de ces encres : un simple ajustement de la concentration en polymère leur permet de passer d’un comportement Newtonien à rhéofluidifiant avec des propriétés de gel. En revanche, divers additifs ont été ajoutés pour améliorer les propriétés de mouillage, d’élasticité des encres, et de conductivité des films une fois ceux-ci séchés. Les encres P(VDF­TrFE) ont été formulées pour la sérigraphie. Leur comportement newtonien a été rendu rhéofluidifiant en utilisant soit un agent gélifiant, qui modifie l’agencement du polymère en solution, soit un mélange d’un bon et d’un mauvais solvant du polymère, qui résulte en une micro­émulsion. Une fois les propriétés des films séchés étudiées, les deux types d’encres ont été employées pour créer des capteurs de pression fonctionnels.