Des chercheurs ont mis au point une sorte d’encre que l’on peut vaporiser sur n’importe quelle surface pour transmettre des ondes radio. Une technologie prometteuse pour rendre tous les objets communicants.
Non, les MXenes ne sont pas des hommes en noir dotés de superpouvoirs mais une technologie qui pourrait révolutionner la communication des objets. À prononcer « makesens », les MXenes sont des matériaux métalliques ultrafins conducteurs et hydrophiles. Mis au point en 2011 par des chercheurs du département de science et d’ingénierie des matériaux de l’université Drexel aux États-Unis, ils combinent des métaux (titane, molybdène, vanadium, niobium…) avec des atomes de carbone ou d’azote pour créer un matériau épais de quelques atomes seulement.
Ces dernières années, les MXenes ont déjà connu quelques succès, par exemple dans le stockage d’énergie, le blindage électromagnétique, la filtration de l’eau, la détection chimique, la séparation des gaz ou la protection contre les rayonnements électromagnétiques.
Un millième de l’épaisseur d’une feuille de papier
Le 21 septembre dernier, une nouvelle étape a été franchie : l’équipe de chercheurs, sous la houlette de Yury Gogotsi, ingénieur en sciences des matériaux à l’université Drexel, a découvert une nouvelle méthode pour incorporer ces MXenes dans une sorte d’encre transparente et vaporisable sur n’importe quelle surface, qui se comporte alors comme une antenne capable de transmettre et recevoir des ondes radio. Ils ont pour cela simplement mélangé des feuilles de carbure de titane avec de l’eau.
Lorsque l’eau s’évapore, il ne reste plus que les atomes de métal qui s’assemblent pour former une antenne. Les scientifiques ont ainsi créé une couche métallique d’à peine 62 nanomètres (nm), soit un millième de l’épaisseur d’une feuille de papier. Par comparaison, le WiFi ou le Bluetooth nécessitent une couche de métal d’au moins cinq micromètres (μm), 100 fois plus, pour que le courant circule.
Le marché colossal de l’Internet des objets
Non seulement ces antennes sont ultrafines, mais elles surclassent largement les autres technologies existantes. Pour des épaisseurs de quelques micromètres, la qualité de transmission est ainsi 50 fois meilleure que celle des antennes en graphène et 300 fois meilleure que les antennes en encre argentée, d’après les chercheurs, dont les travaux ont été publiés dans la revue Science Advances. De plus, la méthode ne nécessite pas d’additifs ni d’étape supplémentaire pour stabiliser les atomes sur le support. Un simple « pschitt » et l’antenne est directement opérationnelle.
Avec cette nouvelle trouvaille, les chercheurs visent le vaste champ de l’Internet des objets (IoT), un marché estimé à 520 milliards de dollars en 2021, selon le cabinet d’études Bain. Comme l’antenne est transparente, on peut par exemple l’appliquer sur du verre pour rendre les fenêtres communicantes, mais aussi sur un mur, du papier, des vêtements ou sur la peau. Bref, n’importe quel objet. En attendant des futures inventions, l’antenne en spray pourrait bien figurer dans la boîte à gadgets du prochain James Bond.
- Les MXenes sont des matériaux métalliques de quelques nanomètres d’épaisseur.
- Mélangés à de l’eau, ils se transforment en une encre vaporisable pour donner une antenne radio.
- Ces antennes, performantes et pas chères, peuvent s’appliquer sur n’importe quel support.
Grâce aux nanotechnologies, une antenne radio… en aérosol !
Article de Marc Zaffagni publié le 15/02/2012
Développé par une société américaine, un revêtement composé de nanocondensateurs se comporte comme une antenne radio adaptable sur un téléphone mobile ou tout autre appareil sans fil. Sous forme de bombe de peinture, il peut être appliqué sur toute surface. De quoi transformer n’importe quel objet en antenne.
Doper les performances d’une antenne en s’aidant d’une peinture en bombe applicable sur n’importe quelle surface, voici ce que promet la société américaine ChamTech. Cette technologie a été présentée lors d’un événement organisé par Google, baptisé Solve for X.
Le revêtement en question s’applique au moyen d’un aérosol et améliore la réception et l’émission d’un téléphone mobile par exemple. La peinture en question peut être utilisée sur différentes surfaces comme un mur, des vêtements, sur la route ou même des arbres. Elle se compose de milliers de nanocondensateurs qui se chargent et se déchargent en temps réel et ne créent aucune chauffe, selon ChamTech qui reste cependant avare en détails techniques car son invention a d’abord trouvé des applications dans le domaine militaire.
Une antenne en aérosol, pour quelles applications ?
Le revêtement a, par exemple, été appliqué sur le tronc d’un arbre en pleine forêt pour le transformer en antenne VHF dont le signal était capté par un avion à 22 kilomètres d’altitude. Des tests effectués sur un iPhone de troisième génération ont permis d’améliorer de 10 % les performances de son antenne intégrée. Le revêtement de ChamTech est parvenu à faire passer la portée d’une puce RFID de 1,5 mètre à plus de 210 mètres.
Cette technologie pourrait également servir en cas de catastrophe naturelle pour rétablir rapidement une couverture réseau. ChamTech dit avoir breveté les parties essentielles de sa technologie et compte désormais s’attaquer à des marchés grand public. D’après Anthony Sutera, le cofondateur de ChamTech, l’antenne en aérosol pourrait être utilisée par les constructeurs automobiles, dans le BTP, par les fabricants de produits électroniques communicants mais également par des équipes de secours et même sous l’eau pour des océanographes ou des techniciens (soudeurs, assembleurs, plongeurs professionnels).