Il est notoire que les appareils électroniques gagnent sans cesse en puissance tout en se miniaturisant. Néanmoins, ces avancées font naître d’autres problématiques, comme la tenue dans le temps moins élevée, ainsi que les risques de surchauffe. Sur ce dernier aspect, malgré des progrès réalisés en termes de refroidissement, l’interface entre une puce électronique et son système de refroidissement demeure « une barrière pour le transport thermique en raison de la rugosité intrinsèque des matériaux », si l’on en croit Sheng Shen, un professeur de génie mécanique à l’Université américaine de Carnegie Mellon.
La réponse de ce dernier à cette problématique est la fabrication d’un matériau « flexible, puissant et très fiable », composé de deux films de cuivre minces avec un réseau de nanofils de cuivre recouvert de graphène et pris en sandwich entre eux. « D’autres nanofils doivent être cultivés in situ, là où la chaleur est conçue pour être dissipée, ce qui explique leur coût élevé », a expliqué Rui Cheng, un chercheur postdoctoral au laboratoire de Sheng Shen. « Notre film, lui, ne dépend d’aucun substrat. C’est un film autoportant qui peut être coupé à n’importe quelle taille ou forme pour combler l’espace entre divers composants électriques ». Ce « sandwich » est construit à partir de la supersoudure de Sheng Shen, un matériau d’interface thermique (TIM) qui peut être utilisé de la même manière que les soudures conventionnelles, mais avec une conductance thermique deux fois supérieure aux TIM de pointe actuels. Une fois la supersoudure enduite de graphène, les capacités de transport thermique ont été améliorées, tout en prévenant le risque d’oxydation, au bénéfice de la longévité. Selon l’équipe de Sheng Shen, le sandwich peut réduire la résistance thermique de plus de 90% à épaisseur égale, si on le compare aux pâtes/adhésifs thermiques disponibles sur le marché.
De par sa « flexibilité mécanique ultra élevée », le sandwich autorise un large éventail d’applications dans l’électronique flexible et la microélectronique : Led et lasers flexibles pour l’éclairage et l’affichage, capteurs portables pour la communication, électronique implantable pour la surveillance de la santé et l’imagerie, robotique dite « douce », etc. La prochaine étape sera le passage à l’échelle industrielle du matériau en abaissant son coût, dans une recherche globale d’amélioration. « Nous pensons qu’une grande variété de systèmes électroniques peuvent en bénéficier en leur permettant de fonctionner à une température plus basse avec des performances plus élevées », a déclaré Sheng Shen.
