Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La mise au point de procédés industriels et de matériaux pour les nouvelles technologies pour l'énergie fait l'objet d'une recherche dynamique menée au sein du CEA/DAM (Direction des Applications Militaires), notamment via son centre du Ripault. Le procédé jet d'encre est présenté dans cet article en guise d'exemple. Le jet d'encre est une technique qui suscite l'intérêt de nombreux industriels et laboratoires de recherche pour réaliser des motifs de très petite taille (quelques centaines de ?m) à base de matériaux céramiques. La mise au point d'encres inorganiques constitue le verrou principal de cette technologie appliquée aux revêtements céramiques localisés. L'originalité de la démarche décrite réside dans l'utilisation de la chimie sol-gel pour élaborer des encres. Deux exemples sont présentés, un dans le domaine des piles à combustible haute température et l'autre dans celui des sondes haute fréquence pour l'imagerie médicale.
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The development of industrial processes and materials for new technologies in the energy sector has been the subject of dynamic research at the CEA / DAM (Direction of Military Applications), particularly within its Ripault center. As an example the ink-jet method is presented in this article. The ink-jet technique has aroused the interest of many industrialists and research laboratories in order to produce patterns of a very small size (a few hundred microns) from ceramic materials. The development of inorganic inks is the principal issue to be addressed by this technology applied to patterned ceramic coatings. The originality of the approach lies in the use of sol-gel chemistry in order to develop inks. Two examples are presented, one in the field of high temperature fuel cells and the other in the field of high-frequency transducers for medical imaging.
Auteur(s)
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Philippe BOY : CEA/Le Ripault
-
Chrystel AMBARD : CEA/Le Ripault
-
Bruno FOUSSERET : CEA/Le Ripault
INTRODUCTION
La mise au point de procédés industriels et de matériaux pour les nouvelles technologies pour l'énergie font l'objet d'une R dynamique menée au sein du CEA/DAM (Direction des Applications Militaires), notamment via son centre du Ripault. Le procédé jet d'encre est présenté dans cet article en guise d'exemple. Le jet d'encre est une technique qui suscite l'intérêt de nombreux industriels et laboratoires de recherche pour réaliser des motifs de très petite taille (centaine de μm) à base de matériaux céramiques. La mise au point d'encres inorganiques constitue le verrou principal de cette technologie appliquée aux revêtements céramiques localisés. L'originalité de la démarche proposée ici réside dans l'utilisation de la chimie sol-gel pour élaborer des encres. Les deux exemples présentés concernent la préparation de solutions sol-gel spécifiques pour des applications dans les domaines des piles à combustible haute température et des sondes « haute fréquence » pour l'imagerie médicale.
Within its Centre Le Ripault, CEA/DAM has been leading an active R for developing manufacturing processes and materials for energy new technologies. One example of process studied at CEA/Le Ripault is presented in this article : inkjet printing. Several industries and research laboratories are interested in the inkjet printing process to realize patterns with high definition (few hundred micrometers) using ceramics materials. Inorganic inks preparation is the aim key to succeed in this technology when applied to patterned ceramic coatings. Here, sol-gel chemistry is an original approach to elaborate inks. Two examples are given here : the first one deals with solid oxidefuel cells, and the last one concerns high frequency transducers for medical imaging.
jet d'encre, dépôts localisés, encre sol-gel, piles à combustible, imagerie médicale
ink jet, sol-gel ink, fuel cell, medical patterned layers imaging
Domaine : traitement de surface, revêtements céramiques
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Procédé jet d'encre
Domaines d'application : micro-piles, cellules photovoltaïques, microélectronique, imagerie médicale
Principaux acteurs français :
Centres de compétence : CEA – Le Ripault
Pôles de compétitivité :
Autres acteurs dans le monde :
Contact : [email protected] ou [email protected]
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Présentation
Présentation du moyen jet d'encre utilisé2. Principe du procédé jet d'encre
Le jet d'encre est un procédé d'impression sans contact dans lequel de très petites gouttes (de l'ordre du picolitre) d'encre sont projetées par des buses (de diamètre généralement inférieur à la centaine de micromètres). Ces dernières sont réparties périodiquement sur une tête d'impression. Leur nombre est variable (généralement 128 ou 256 dot per inch [dpi]). C'est dans les années 1960 que le Dr Sweet de l'université Stanford a montré qu'en appliquant une onde de pression sur une buse, l'encre pouvait se séparer en gouttes uniformes. Ensuite, en chargeant l'encre électriquement ou non, le jet peut être dévié en le faisant passer dans un champ électrostatique (il s'agit du même principe que dans un oscilloscope). Ainsi, le jet d'encre peut être qualifié de continu (Continuous Ink Jet ou CIJ). Peu après se développe le jet d'encre dit « goutte à la demande » ou Drop On Demand (DOD). Dans ce cas, la goutte n'est générée que si elle est désirée, ce qui évite le dispositif complexe de déflexion. Cependant, dans cette configuration, les vitesses de dépôt sont plus faibles. C'est le principe qui est aujourd'hui utilisé sur la plupart des systèmes d'impression jet d'encre.
L'application la plus courante du jet d'encre concerne le domaine de la bureautique. Mais cette technologie possède d'autres avantages par rapport à des techniques d'impression telles que la sérigraphie, qui en font un procédé de plus en plus apprécié par les industriels :
-
procédé sans contact ;
-
possibilité de modifier les motifs à chaque imprimé (dessin assisté par ordinateur, CAO) ;
-
grande modularité dans la taille et la forme des motifs ;
-
possibilité de réaliser des impressions sur de grandes surfaces (> 1 m2);
-
procédé bien adapté aux substrats souples (textile, plastique...) et cylindriques.
C'est pourquoi, aujourd'hui, des machines d'impression jet d'encre sont implantées dans des industries concernées par les domaines aussi variés que le textile, la microélectronique (circuits imprimés), l'industrie du marquage (automobile, alimentaire, câbles...), l'impression personnalisée (étiquette, affiche), ou les écrans LCD (électrodes conductrices).
Selon les applications, les types d'encre diffèrent. L'encre la plus courante consiste en une formulation...
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Principe du procédé jet d'encre
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BARDAINE (A.) - Élaboration de films piézoélectriques de PZT par procédé sol-gel composite : application à la transduction ultrasonore haute fréquence. - Thèse de doctorat, université François Rabelais, Tours (2008).
-
(2) - BELLEVILLE (P.), BOY (P.), MONTOUILLOUT (Y.) - Method of preparing a stable lead zircono-titanate sol and method for preparing films based on same. - US Patent US20040014820 (2004).
-
(3) - BOY (P.), BELLEVILLE (P.), BIGARRE (J.), MONTOUILLOUT (Y.) - Stable PZT sol for reparing reproducible high-permittivity perovskite-based thin film. - J. Sol-Gel Sci., Technol, 43, p. 213-221 (2007).
-
(4) - BARDAINE (A.), BOY (P.), BELLEVILLE (P.), ACHER (O.), LEVASSORT (F.) - Improvement of composite sol-gel process for manufacturing 40 mm piezoelectric thick films. - J. Eur. Ceram. Soc., 28, p. 1649-1655 (2008).
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