Stage M2 – Élaboration et caractérisation de films polymères électroactifs pour le développement de capteurs acoustiques flexibles

Historiquement, la technologie des capteurs SAW s’appuie sur des substrats piézoélectriques rigides tels que le quartz, le niobate ou tantalite de lithium, ou encore l’AlN ou le ZnO déposés sur silicium. Ces dispositifs offrent une excellente sensibilité et stabilité, mais leur rigidité et leur coût limitent leur intégration dans les systèmes électroniques flexibles, portables ou jetables. Dans ce contexte, les dispositifs flexibles suscitent un intérêt croissant grâce à leur capacité à s’adapter à des géométries complexes et à répondre aux besoins d’applications variées, allant du contrôle non-destructif à l’imagerie médicale.
Les polymères piézoélectriques, capable de convertir l’énergie mécanique en énergie électrique et inversement, apparaissent comme des matériaux électroactifs clés pour répondre aux exigences technologiques liées la conception de dispositifs acoustiques compatibles avec des applications portables ou implantables, grâce à leur flexibilité, leur légèreté et leur facilité de mise en forme.
Le polyfluorure de vinylidène (PVDF) est un polymère largement étudié pour ses propriétés ferroélectriques et piézoélectriques. Cependant, sa principale limitation réside dans la difficulté à cristalliser directement dans la phase β, qui est la seule phase véritablement polaire et ferroélectrique.
L’incorporation du trifluoroéthylène (TrFE) dans la chaîne polymère permet de lever cette limitation.
Le copolymère P(VDF-TrFE) présente une stabilisation de la conformation (all-trans), favorable à la formation directe de la phase β. Ainsi, la maîtrise de la composition VDF-TrFE permet d’induire une région de transition intermédiaire, appelée phase morphotropique (MPB), où coexistent simultanément des propriétés ferroélectriques et relaxeurs, permettant d’accroître les propriétés
piézoélectriques recherchées. Ces caractéristiques confèrent au P(VDF-TrFE) une sensibilité élevée et une efficacité de conversion électromécanique supérieure, en faisant un matériau de choix pour le développement de dispositifs SAW flexibles.

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