Les formats miniatures des systèmes de stockage électrochimiques embarqués tels que batteries et super condensateurs sont des maillons essentiels tant au niveau de l’autonomie que de la gestion intelligente de l’énergie des nouvelles applications nomades : des smartphones et tablettes aux microsystèmes tels que les implants médicaux, les microdrones ou les réseaux de capteurs intelligents.

Après un rappel des principes de fonctionnement de ces systèmes, la première partie est consacrée à une revue synthétique de quelques exemples d’application avant de rentrer dans le détail des matériaux et des architectures utilisés.

Dans la deuxième partie (d’un niveau Bac+2) sont présentés des exemples de travaux de recherche actuels pour améliorer les performances de ces systèmes.

Dans une revue d’exemples d’application sont expliqués les architectures et les relations matériaux / propriétés des formats miniatures des super condensateurs et des batteries des systèmes nomades.

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Les capteurs à dioxyde de carbone sont utilisés pour des raisons de sécurité et de confort. Les deux types de détection utilisés dans les capteurs industriels sont présentés : détection infrarouge et détection électrochimique.

Le marché en plein développement des micro-capteurs à gaz, véritables nez électroniques, passe par l’utilisation de nanomatériaux semi-conducteurs.

Plusieurs exemples sont présentés, dont pour la détection du CO₂ un prototype basé sur la mise au point d’un nouveau matériau nano-composite élaboré brique par brique comme un lego, chaque brique apportant des propriétés complémentaires des autres.

Sont expliqués le fonctionnement et les relations structures / propriétés des matériaux des micro-capteurs de gaz, à détection électrochimique ou infrarouge. Un nouveau matériau pour un prototype de micro capteur à dioxyde de carbone est présenté.

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L’électronique organique imprimée présente des innovations de rupture sur les matériaux et les procédés et les applications résultent d’un partenariat transdisciplinaire scientifique et industriel porteur de nouveaux métiers.

L’électronique organique imprimée et l’électronique silicium sont comparés. L’intérêt de leur utilisation conjointe et les nouvelles filières expliquées sur des exemples nécessitent l’adaptation des techniques de l’imprimerie et le choix des composants et matériaux.

Les exemples choisis sont particulièrement novateurs : les photodiodes imprimées, l’intégration à des matières plastiques pour les nouveaux objets interactifs intelligents, les nouveaux transistors, les capteurs piézoélectriques, le futur du photovoltaïque…

L’intérêt de l’électronique organique imprimée associée à l’électronique silicium est expliqué sur des exemples d’applications innovantes telles que les photodiodes imprimées, les nouveaux objets interactifs intelligents, les nouvelles générations de transistors, les capteurs piézoélectriques, le futur photovoltaïque…

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La présentation des activités d’un grand groupe industriel de la chimie montre le développement d’une large gamme de produits pour les besoins actuels et futurs des applications de l’électronique.

Une tablette est décortiquée pour montrer la relation entre la nature du matériau et les principales propriétés recherchées au niveau du châssis, de l’écran et du circuit de la batterie. À cette occasion, est faite une mise au point très pédagogique sur l’affichage et la fonction tactile.

Les technologies futures sont focalisées sur l’électronique imprimée et les produits fins flexibles et à bas coût.

Cette belle illustration du lien étroit entre les industriels de la chimie et les produits des géants de l’électronique, notamment en ce qui concerne les écrans tactiles et les batteries, permet aussi de comprendre comment fonctionnent l’affichage et la fonction tactile.

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Les domaines abordés et les exemples d’applications montrent les solutions et les nouvelles possibilités qu’apporte à la microélectronique la chimie des polymères sur deux exemples de nouveaux matériaux : les matériaux intelligents, qui ont la faculté de s’auto-organiser à l’échelle nanométrique et les matériaux piézoélectriques qui ont la propriété de se déformer sous l’application d’un champ électrique.

Ces matériaux intelligents sont intégrés dans les procédés de fabrication de fabrication des microprocesseurs et autres puces électroniques pour permettre à l’industrie des semi-conducteurs d’améliorer les performances des objets nomades. Quant aux matériaux piézoélectriques, ils améliorent les propriétés haptiques des objets communicants. La nouvelle génération d’équipement électronique sur support flexible sera une véritable révolution.

L’amélioration des performances des objets nomades est obtenue à partir des matériaux polymères intelligents qui ont la faculté de s’auto-organiser à l’échelle nanométrique et des matériaux polymères piezoélectriques qui se déforment sous l’action d’un champ électrique.

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