Des chercheurs créent des composants électroniques imprimés en 3D sans semi-conducteurs

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) viennent de réaliser une percée qui pourrait transformer le monde de l’électronique. Par hasard, ils ont découvert une technique pour imprimer en 3D des composants électroniques actifs sans utiliser les semi-conducteurs traditionnels. Cette avancée, publiée dans la revue Virtual and Physical Prototyping, ouvre de nouvelles perspectives pour la fabrication de composants électroniques accessibles et écologiques, loin des contraintes habituelles de fabrication.

Le principe de l’impression 3D

L’impression 3D, technologie qui permet de créer des objets en superposant de fines couches de matériaux variés (résine, céramique, métal, etc.), est devenue courante dans de nombreux domaines. Elle est utilisée pour fabriquer divers objets, allant de figurines et bijoux aux meubles et structures plus complexes. 

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Cependant, fabriquer des composants électroniques fonctionnels en utilisant cette méthode demeure complexe. La raison ? Les semi-conducteurs, en particulier ceux en silicium pur, sont très fragiles et sensibles aux conditions environnementales comme la poussière et la température. Cela nécessite de travailler en salles blanches où chaque particule de l’air est contrôlée pour garantir des performances optimales. 

La fabrication de puces modernes repose aussi sur une précision extrême, avec des millions, voire des milliards de transistors miniaturisés sur un même processeur. Ce niveau de sophistication va bien au-delà des capacités actuelles des imprimantes 3D.

Un nouveau matériau pour l’électronique active

Les chercheurs du MIT ont fait cette découverte alors qu’ils travaillaient sur un tout autre projet impliquant des bobines magnétiques. Lors d’un processus d’impression appelé « extrusion », ils ont observé que le matériau utilisé – un filament de polymère enrichi de nanoparticules de cuivre – montrait une augmentation de la résistance lorsqu’un courant électrique le traversait. Une fois le courant coupé, la résistance du matériau revenait à son état initial. 

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Les chercheurs ont vu dans cette découverte un potentiel énorme pour les applications d’impression 3D de composants électroniques. Luis Fernando Velásquez-García, chercheur principal de l’équipe du MIT, a déclaré que cette technologie pouvait doter des appareils électroniques d’un niveau d’« intelligence » autrement difficile à obtenir sans semi-conducteurs. 

En utilisant ce matériau à base de polymère et de cuivre, l’équipe du MIT a imprimé des fusibles et des transistors réinitialisables en 3D, composants indispensables dans de nombreux dispositifs électroniques de base. 

Diverses applications pour les composants imprimés en 3D

La mise au point de ces premiers transistors imprimés en 3D, bien que rudimentaires en comparaison avec les puces avancées, représente un progrès significatif. Avec une taille de quelques centaines de microns, ces composants ne rivalisent pas encore avec les transistors ultra-petits des processeurs de smartphones modernes. 

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Toutefois, ils sont assez robustes pour remplir des fonctions de base, telles que l’activation de moteurs ou la création de circuits simples. Comme l’explique Luis Fernando Velásquez-García, tous les dispositifs électroniques ne nécessitent pas une technologie de pointe pour être fonctionnels. Pour de nombreux projets simples, ces composants imprimés en 3D sont parfaitement adéquats et offrent une alternative durable.

Cette nouvelle technologie pourrait être révolutionnaire dans les contextes où la fabrication avancée est difficile d’accès. En utilisant un matériau biodégradable et n’exigeant pas d’environnement de salle blanche, il serait possible d’imprimer des composants électroniques dans des lieux isolés, comme des laboratoires de recherche éloignés ou même à bord de vaisseaux spatiaux. Par ailleurs, un nouveau transistor révolutionnaire pourrait changer le monde de l’électronique.