Des capteurs imprimés en 3D pourraient être la clé d'un Internet des objets transparent

Des capteurs imprimés en 3D pourraient être la clé d'un Internet des objets transparent

L'Internet des objets (IoT) a été annoncé comme l'une des prochaines grandes étapes de notre développement technologique. La vision est quelque peu utopique: le système collecte des informations, les transmet rapidement à travers un réseau hyperconnecté et les utilise pour découvrir des informations et prendre des mesures visant à améliorer notre quotidien. Cela pourrait économiser de l'énergie en rendant les appareils plus efficaces, en optimisant des domaines tels que l'infrastructure et le trafic, en aidant à la gestion des déchets et à la santé personnelle, et bien plus encore.

Les capacités de l'IoT résultent de nombreux facteurs, mais l'un des aspects fondamentaux à prendre en compte est la technologie de détection qui sera utilisée pour collecter des données dans l'ensemble des systèmes IoT. Nous devons non seulement tenir compte de la force et de la puissance de ces capteurs, mais également de la manière dont nous allons créer une telle quantité de périphériques afin de suivre de manière adéquate les grandes vagues de données créées dans le monde.

C’est là que la technologie d’impression 3D et l’utilisation de nanomatériaux entrent en jeu. Lorsqu'ils sont utilisés ensemble, ils peuvent aider à créer l'IdO transparent et puissant que nous envisageons.

Les atouts de l'impression 3D

L’impression 3D est une technologie en évolution rapide qui peut apporter une grande valeur dans les contextes scientifiques, industriels et même quotidiens. On pouvait facilement voir la technologie utilisée pour créer et produire en masse l'essentiel des capteurs IoT. À tout le moins, le processus de fabrication additive peut aider à concevoir des boîtiers optimaux pour les composants électroniques des capteurs. Grâce à ce processus, il est facile de modifier ou d'ajouter de nouvelles fonctionnalités au boîtier sans avoir à tout recommencer. Cette flexibilité profiterait certainement à la création de capteurs à mesure qu'ils se développent et changent de forme ou de fonction.

Mais les développements passionnants dans les composants électroniques d’impression 3D sont vraiment ce qui permettra de débloquer la production en série de capteurs IoT puissants et capables. L'utilisation d'encre conductrice – une encre pour l'impression 3D imprégnée de matériaux conducteurs tels que le cuivre, l'argent et l'or – peut nous permettre non seulement d'imprimer commodément des composants électroniques, mais également de supprimer les contraintes du circuit imprimé 2D traditionnel. En créant des cartes de circuit imprimé tridimensionnelles pouvant prendre différentes formes ou tailles, nous serons en mesure de créer une gamme plus polyvalente de dispositifs. Et surtout, cela peut consolider et accélérer la création de capteurs IoT.

Mise en jeu des nanomatériaux

Outre l'évolution des capteurs d'impression 3D tels que l'encre conductrice, nous pouvons également nous tourner vers les nanomatériaux, souvent cités pour leurs capacités de fonctionnement optimales. En particulier, le graphène est considéré comme un matériau idéal pour les capteurs: il est durable, flexible, hautement conducteur et peut détecter les changements dans l'environnement grâce à des facteurs tels que la température, la lumière, la pression et peut même détecter des changements chimiques. De nombreuses recherches ont été consacrées au déverrouillage des capacités du graphène. Son utilisation dans les capteurs peut aider à fournir à l'IoT des informations précises et une plus grande résilience.

Cela signifie qu'il peut répondre aux besoins externes et internes des capteurs IoT (c'est-à-dire la création d'un boîtier résistant et résilient et de composants électroniques très performants). Et étant donné que l’impression 3D pourrait jouer un rôle déterminant dans la création de capteurs à une échelle bien plus grande, il va de soi que le couplage de ce processus avec le graphène augmenterait considérablement les capacités d’un système IoT.

Les capteurs IoT, afin de fournir des mesures précises sur l'environnement qui les entoure, doivent être suffisamment puissants pour résister aux conditions difficiles telles que la pluie et la neige, ou dans certains cas industriels, suffisamment solides pour résister à la chaleur extrême ou même à l'érosion due au sel provenant d'applications marines. . Pour les métaux et les matériaux plus traditionnels, les éléments pourraient rapidement s'user à la technologie, ce qui pourrait entraîner des données inexactes pouvant perturber le système IoT. Il serait également très inefficace de remplacer constamment les capteurs, faisant des nanomatériaux durables une base idéale pour créer des capteurs.

Lutter contre les vents contraires et les développements prometteurs

L’autre obstacle à surmonter concerne le nombre considérable de capteurs dont nous aurons besoin pour faire fonctionner les systèmes IoT. Les études de marché estiment qu'il existe déjà plus de 20 milliards d'appareils connectés dans le monde d'aujourd'hui et que ce nombre ne fera que continuer à croître à mesure que nous progressons dans la technologie et cherchons à créer un véritable IoT. Le grand nombre d'appareils se traduit par un nombre tout aussi important de capteurs. Il est donc extrêmement difficile de développer une technologie de détection avancée à base de nanomatériaux pour une utilisation généralisée, en particulier dans la mesure où des nanomatériaux de production en masse comme le graphène se sont révélés difficiles par le passé. En outre, le coût de la mise en œuvre d'un si grand nombre de capteurs peut faire réfléchir de nombreuses personnes, même si les capteurs à base de nanomatériaux en sont capables.

Le graphène «matériau miracle», qui a toujours été difficile à produire, a récemment permis à des scientifiques de créer des quantités plus importantes, ce qui, dans le cas de l'impression 3D, signifie que les imprimantes pourraient disposer de suffisamment de matière à travailler avec.

Images au MEB d'encre de graphène

Les scientifiques ont également récemment expérimenté des objets d'impression 3D avec du graphène, ce qui pourrait s'avérer être la clé finale pour déverrouiller des capteurs à base de nanomatériaux pour l'IoT. Des chercheurs en Chine ont découvert un moyen d'utiliser le matériau pratiquement 2D pour créer des objets 3D en utilisant une encre à base d'oxyde de graphène. Ils ont utilisé avec succès le nanomatériau pour créer de minuscules supercondensateurs.

Capteurs inspirés des cils à base de graphène.

Il n’est pas exagéré de dire que si l’encre au graphène peut être utilisée pour imprimer des piles en 3D, la technologie des capteurs ne peut pas être trop en retard. Par exemple, le graphène a été utilisé pour imprimer en 3D des capteurs de cils biologiquement inspirés qui imitent la façon dont les créatures de la nature perçoivent leur environnement. Associé à d'autres développements dans la technologie des capteurs d'impression, tels que l'intégration avec les dispositifs portables, le monde scientifique a franchi une étape décisive pour rendre le processus de production en série de capteurs à base de nanomatériaux plus rapide et plus abordable.

Le développement des technologies de détection et la nécessité de surmonter les divers obstacles à leur création et à leur mise en œuvre sont des questions qui semblent passer inaperçues lorsque l'on discute des possibilités étonnantes offertes par l'Internet des objets. Malgré ces défis, l'IdO est censé atteindre le grand public d'ici à 2020. Et quand on examine la trajectoire de l'impression 3D et de la nanotechnologie pour l'utilisation de capteurs, il est clair que nous sommes bien sur la voie de la réalisation d'un IoT basé sur des capteurs sans faille. .

Don Basile est un capitaliste et écrivain et vous pouvez le trouver ici.

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