Assas Recherche | Système Passifs Radio Fréquences Innovants Transparents Hybrides de nanocelluloses et nanofils d'argent

Système Passifs Radio Fréquences Innovants Transparents Hybrides de nanocelluloses et nanofils d'argent (Document en Anglais)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse confidentielle jusqu'au 20/01/2025.
Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 20/01/2027 (communication intranet).

Informations sur les contributeurs

Auteur : Wawrzyniak Maxime

Wawrzyniak, Maxime

Nom

Wawrzyniak

Prénom

Maxime

Nationalité

Français

Date de soutenance : 20-01-2022

Directeur(s) de thèse : Vuong Tân-Phu

Vuong, Tân-Phu

Nom

Vuong

Prénom

Tân-Phu

- Denneulin Aurore

Denneulin, Aurore

Nom

Denneulin

Prénom

Aurore

- Bras Julien

Bras, Julien

Nom

Bras

Prénom

Julien

Etablissement de soutenance : Université Grenoble Alpes

Université Grenoble Alpes

Nom

Université Grenoble Alpes

Laboratoire : Centre de radiofréquences, optique et micro-nanoélectronique des Alpes (Grenoble, Isère, France ; Chambéry ; 2007-....)

Centre de radiofréquences, optique et micro-nanoélectronique des Alpes (Grenoble, Isère, France ; Chambéry ; 2007-....)

Nom

Centre de radiofréquences, optique et micro-nanoélectronique des Alpes (Grenoble, Isère, France ; Chambéry ; 2007-....)

Ecole doctorale : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)

École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)

Nom

École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)

Informations générales

Discipline : Optique et radiofréquence
Classification : Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : Electronique Imprimée, Encre conductrice transparente, Radiofréquence, Nanocelluloses, Systèmes passifs
Mots-clés :

Nanocellulose
Nanofils d'argent
Radiofréquences
Impression numérique
Sérigraphie
Guides d'ondes

Résumé : Le développement croissant des systèmes de télécommunication s’est fortement accru ces dernières années, notamment pour le domaine de l’Internet des Objets, du bâtiment intelligents ou encore pour celui des emballages intelligents. Ces nouveaux dispositifs nécessitent des fonctions spécifiques comme la flexibilité et la transparence pour faciliter leur intégration dans les objets du quotidien. Le secteur de l’électronique imprimée qui met en œuvre des encres fonctionnelles par procédés d’impression permet le développement de dispositifs radio-fréquences flexibles et performants. Plus récemment, le développement d’encres conductrices et transparentes ouvre de nouvelles voies de conception et d’intégrations. Cependant, la transparence évolue généralement au détriment des performances électriques. Cette thèse porte donc sur le développement de systèmes radio-fréquences (RF) passifs et transparents à l’aide de procédés d’impressions tel que la sérigraphie. Pour atteindre cet objectif, trois stratégies sont proposées.La première stratégie porte sur l’ouverture du design de l’antenne, appelée maillage, permettant de laisser passer la lumière au travers du dispositif. En effet, les encres conductrices conventionnelles utilisent des particules d’argent, les rendant opaques. Une étude portant sur la forme du maillage d’antennes dipôles imprimées par sérigraphie a ainsi été réalisée. Une seconde étude a été réalisé sur l’influence de l’ouverture de maille sur les propriétés optiques et RF d’antennes Coplanaire à Guides d’ondes (CPW). Les résultats ont ainsi montré une transparence optique pouvant atteindre 85% associée à une chute faible de 55% du gain réalisé.La seconde stratégie porte sur le développement d’encres conductrices transparentes. Les encres commerciales actuelles présentent en effet des propriétés de conduction trop faibles pour des dispositifs RF efficaces. Les nanofils d’argent ont été identifiés comme ayant un fort intérêt au vu de leur propriétés élevés de conduction et de transparence lorsqu’ils sont organisés sous forme de réseau. De récents travaux ont montré une synergie des nanofils d’argent avec la nanocellulose, polymère biosourcé et renouvelable, permettant l’obtention de propriétés optiques et électriques prometteuse en couches minces imprimées. L’optimisation de la formulation a ainsi permis l’obtention d’une nouvelle encre conductrice compatibles avec les spécifications RF présentant une résistance surfacique de 2 ?.sq-1 pour une transparence de 72%. Les antennes imprimées avec cette encre présentent des résultats RF légèrement en dessous d’une encre conventionnelle mais reste en adéquation pour des dispositifs efficaces. Une antenne récupératrice d’énergie à 1.8 GHz a aussi été imprimé avec une puissance récupérée de 0.5 µW. Le maillage d’antennes CPW utilisant cette encre a également été expérimenté et à l’obtention d’antennes transparentes à 99% associés à de faible gain réalisé.Enfin, la troisième stratégie repose sur l’utilisation des 2 stratégies précédentes. Dans un premier cas, les performances optiques seront recherchées tout en maintenant les performances RF. Pour cela, l’intégralité des éléments de l’antenne ont été imprimés avec une encre conventionnelle non-transparente à l’exception du patch maillé à l’aide de l’encre conductrice transparente précédemment formulé. La transparence du patch atteint ainsi 98% pour des performances RF semblables aux antennes uniquement imprimés par encre conventionnelle. Le second cas consiste à remplir les ouvertures entre les lignes argent de l’antenne maillée par l’encre conductrice transparente afin d’améliorer sensiblement les performances RF de l’antenne pour un impact limité de 4% en transparence optique. Les performances RF décroît respectivement de 37 % et 17 % avec ces deux nouvelles stratégies. Ces résultats prometteurs ouvrent la voie vers l’intégration de dispositifs RF transparents pour le smart packaging et les bâtiments connectées.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2022GRALT002
Type de ressource : Thèse

Fiche descriptive