Stabilisation thermique d’un polymère conducteur

Les avancées récentes en science des matériaux ont ouvert de nouvelles perspectives pour la fabrication de bioélectroniques, en particulier pour les dispositifs destinés à être utilisés dans ou sur le corps humain. Ces dispositifs permettent de surveiller et de soutenir le fonctionnement des organes, des tissus et des cellules, offrant ainsi des avantages significatifs en matière de prévention et de traitement des maladies.

Le PEDOT:PSS est un polymère prometteur pour la bioélectronique en raison de sa conductivité élevée, de sa flexibilité et de sa compatibilité avec les tissus biologiques. Toutefois, il se dissout dans les fluides biologiques, un défi généralement résolu par l’utilisation de composés chimiques et de procédés spécifiques.

Des chercheurs de Stanford, Cambridge et Rice ont récemment découvert une méthode plus simple et potentiellement plus sûre pour stabiliser ce polymère grâce à un traitement thermique. Leur approche, décrite dans Advanced Materials, permet de rendre les films de PEDOT:PSS stables dans l’eau sans nécessiter d’additifs chimiques.

Une découverte fortuite aboutit à la stabilisation thermique des films de PEDOT:PSS.

Cette avancée est née d’une observation fortuite de Siddharth Doshi lors de ses recherches sur les dispositifs photoniques à changement de forme. Il a remarqué que la cuisson des films de PEDOT:PSS à des températures élevées empêchait leur dissolution dans l’eau. Intrigué, Doshi et son équipe ont exploré comment ce chauffage pouvait stabiliser les films et améliorer leurs propriétés.

Les chercheurs ont découvert que chauffer les films de PEDOT:PSS sur une plaque chauffante à des températures comprises entre 150 °C et 200 °C pendant deux minutes les rendait stables dans l’eau. Ce procédé fonctionne sur divers substrats, y compris les plastiques extensibles et les tissus, et évite les complications liées aux agents de réticulation chimiques, qui peuvent compromettre la conductivité et la fiabilité.

Leur approche thermique permet également de structurer facilement les films de PEDOT:PSS en appliquant de la chaleur à des zones spécifiques, éliminant ainsi le besoin de techniques de lithographie complexes. De plus, ils ont démontré l’impression 3D de PEDOT:PSS à l’aide d’un laser femtoseconde, créant des structures stables et structurées avec l’eau comme seul solvant de traitement.

Le traitement thermique améliore la performance et la stabilité des dispositifs bioélectroniques.

Le traitement thermique a permis des améliorations significatives des performances et de la stabilité des dispositifs bioélectroniques. Par exemple, des dispositifs comme les transistors et les stimulateurs de la moelle épinière sont devenus plus faciles à fabriquer, plus fiables et robustes lors d’expériences in vivo de plus de 20 jours.

Ce procédé agit en induisant une séparation de phase du polymère, formant une phase riche en PEDOT insoluble dans l’eau, ce qui améliore à la fois la conductivité et la capacitance, des facteurs clés pour les dispositifs bioélectroniques.

De plus, cette méthode s’intègre facilement aux processus de fabrication existants, simplifiant le développement de dispositifs à base de PEDOT:PSS, y compris en bioélectronique et en électronique portable.

Les chercheurs sont également enthousiastes quant au potentiel de l’impression 3D de polymères fonctionnels à l’échelle microscopique, ce qui pourrait révolutionner l’interface entre bioélectronique et systèmes biologiques.

Dans leurs futures études, Doshi et son équipe prévoient d’explorer les mécanismes fondamentaux du processus de stabilisation à l’aide de techniques avancées d’imagerie et de caractérisation des matériaux, telles que la microscopie électronique en transmission in situ ou la diffraction des rayons X.

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Lire l’article original :  TechXplore

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