Capteur de proximité flexible rend la surface intelligente

Grâce à sa forme élastique, le capteur de proximité peut être fixé de manière flexible sur de grandes surfaces. (Source : Fraunhofer IPA, Photo : Rainer Bez)

Le Fraunhofer IPA a développé un capteur de proximité basé sur du silicone et des nanotubes de carbone (CNT), capable de détecter des objets et de déterminer leur position. Avec les matériaux utilisés et la méthode d'impression, le capteur est extrêmement flexible, peu coûteux et utilisable sur de grandes surfaces. Des partenaires issus de l'industrie et de la recherche peuvent dès à présent utiliser et développer cette innovation.

À première vue, le capteur de proximité ne semble pas particulièrement spectaculaire : une fine couche de silicone élastique, sur laquelle sont imprimées des surfaces noires carrées. Ce qui ressemble à de la peinture, ce ne sont en réalité que d'innombrables nanotubes de carbone microscopiques, capables de localiser des personnes ou des objets. »Le capteur de proximité détecte tout ce qui conduit l'électricité. Lorsqu'un objet s'approche, le champ électrique change«, explique Florian Bodny, scientifique au IPA. Cependant, cela n'est visible que lorsqu'il est connecté à une électronique d'analyse. Lorsqu'une main ou un objet métallique est placé au-dessus, la lampe s'allume. Il ne s'agit pas seulement de reconnaître l'objet, mais aussi de déterminer sa position, si la surface comporte plusieurs éléments de capteur.

Grande flexibilité et faibles coûts de fabrication

Pour leur capteur, les chercheurs du IPA ont utilisé une combinaison de silicone et de CNT. La construction se fait par couches successives. Après une couche de silicone, vient une couche de mélange silicone-CNT. Les deux matériaux sont élastiques, flexibles et présentent une grande stabilité environnementale. Le capteur peut ainsi être appliqué sur de grandes surfaces. Les experts ont choisi la technique d'impression par sérigraphie. La méthode est rapide et ne nécessite pas de préparations complexes, confirme Bodny. De plus, il est possible d'imprimer sur de grandes surfaces et de produire les capteurs en grande quantité. »Le capteur est facile à installer, extrêmement polyvalent et peu coûteux en matériaux«, déclare Bodny.

Lors d'une série d'expériences, les experts du IPA ont analysé quels paramètres sont déterminants pour la précision de la détection. Ils ont découvert que la concentration du matériau actif a le plus grand impact. En second lieu, la épaisseur de la couche, suivie de la surface du capteur. »Pour détecter un objet à 8 millimètres de distance, par exemple, il faut trois couches d'impression, une concentration de 1,5 % en masse et une surface de 36 cm²«, explique Bodny.

Partenaires recherchés pour la mise en œuvre

Le capteur de proximité offre de nombreuses applications potentielles. Il pourrait notamment servir de peau artificielle pour les robots. »Les robots de service peuvent, par exemple, tendre la main lorsqu'ils reconnaissent une personne«, explique Bodny. Il existe également de nombreuses possibilités dans le domaine de la « maison intelligente », par exemple pour des lampes ou des portes qui s'ouvrent ou se ferment lorsqu'une personne se tient devant. Grâce à sa flexibilité, le capteur est également adapté à la prévention des accidents, par exemple sur des vêtements de travail ou de protection. Les scientifiques envisagent également de l'utiliser en technologie médicale pour les exosquelettes. »Le capteur est dès à présent disponible. Nous recherchons encore des partenaires issus de l'industrie et de la recherche qui souhaitent le tester et le développer«, précise Bodny.

Ce capteur de proximité est un exemple d'électronique imprimée. Les applications dans ce domaine sont généralement destinées à rendre les surfaces intelligentes. À l'ère de l'industrie 4.0, où les objets sont équipés d'intelligence et communiquent entre eux en tant que systèmes cyber-physiques, ces capteurs deviennent de plus en plus importants. Les surfaces équipées de capteurs de proximité servent alors d'interface homme-machine (Human-Machine Interface).