Impression par jets d’encre de capteurs de température résistifs sur substrat d’aluminium anodisé

Picard, Alain (2023). Impression par jets d’encre de capteurs de température résistifs sur substrat d’aluminium anodisé. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les capteurs électroniques sont des dispositifs essentiels utilisés dans divers domaines, tels que la santé, la sécurité, l'environnement et les technologies de l'information. Ils mesurent, détectent et transmettent des informations précieuses qui améliorent notre quotidien. Dans le domaine de la santé, les capteurs électroniques, tels que les moniteurs de fréquence cardiaque et les capteurs de glucose permettent un suivi précis des paramètres vitaux des patients, ce qui facilite ainsi le diagnostic et le traitement des maladies. De plus, les capteurs implantables et la télémédecine offrent de nouvelles perspectives en matière de soins de santé à distance. Dans le domaine de la sécurité, les capteurs de mouvements, les détecteurs de fumée et les caméras de surveillance sont utilisés pour protéger les personnes et les biens. Avec les avancées de l'intelligence artificielle que ces technologies ont connues, elles permettent une détection plus précise et une réponse rapide aux situations d'urgence. Les capteurs électroniques sont également utilisés pour surveiller l'environnement, pour mesurer la qualité de l'air ainsi que la pollution de l'eau et pour prédire les conditions météorologiques. Dans les technologies de l'information, les capteurs électroniques collectent des données précises en temps réel, ce qui permet d'ajuster automatiquement les paramètres des appareils et d'offrir une meilleure expérience aux utilisateurs. Cependant, la production traditionnelle de capteurs électroniques a un impact environnemental significatif en raison de l'utilisation intensive des ressources et de la génération de déchets. La fabrication additive, telle que l'impression par gravure directe et l'impression par jets d'encre, présente des avantages en termes de réduction des déchets, d'utilisation efficace des ressources et de consommation d'énergie réduite. Ces méthodes permettent de produire des capteurs de manière précise en utilisant uniquement la quantité de matériaux nécessaires. L'impression par jets d'encre a une histoire progressive, depuis les années 1950, avec des progrès continus dans la résolution, la vitesse et la durabilité des encres. Aujourd'hui, elle est largement utilisée dans divers domaines et elle offre des solutions économiques et polyvalentes. En résumé, les capteurs électroniques sont indispensables dans notre société moderne et l'impression par jets d'encre a contribué à leur évolution et à leur accessibilité. Dans le présent mémoire, un capteur de température résistif est imprimé sur un substrat d’aluminium anodisé en utilisant un scellant polymérique comme isolant électrique. Sur un échantillonnage de 14 spécimens, les résultats obtenus ont été similaires. Le procédé d’impression par jets d’encre est optimisé en prenant en compte l’uniformité de déposition des gouttelettes ainsi que la conductivité finale du capteur. La méthode de recuit thermique et ses répercussions sont analysées pour proposer une méthode optimale et l’obtention d’un capteur avec un coefficient de résistance thermique de 0.43 Ω/°C. Après avoir soumis les échantillons à plusieurs cycles thermiques, il est possible de confirmer les performances du capteur en condition de hautes températures.

Titre traduit

Inkjet printed resistive temperature sensor on anodized aluminum substrate

Résumé traduit

Electronic sensors are essential devices used in various fields such as healthcare, security, environment, and information technology. They measure, detect, and transmit valuable information that enhances our daily lives. In the healthcare field, electronic sensors like heart rate monitors and glucose sensors enable precise monitoring of vital patient parameters, facilitating diagnosis and treatment of diseases. Additionally, implantable sensors and telemedicine offer new perspectives in remote healthcare. In the security domain, motion sensors, smoke detectors, and surveillance cameras are used to protect people and property, with advancements in artificial intelligence for more accurate detection and rapid response to emergency situations. Electronic sensors are also utilized to monitor the environment, measuring air quality, water pollution, and predicting weather conditions. In information technology, electronic sensors collect real-time accurate data, allowing for automatic adjustment of device parameters and providing a better user experience.

However, traditional production of electronic sensors has a significant environmental impact due to resource-intensive operations and waste generation. Additive manufacturing, such as direct engraving printing and inkjet printing, offers advantages in waste reduction, efficient resource utilization, and reduced energy consumption. These methods enable precise sensor production, using only the necessary amount of material. Inkjet printing has a progressive history since the 1950s, with continuous progress in resolution, speed, ink durability, and compatibility with different materials. Today, it is widely used in various fields, providing cost-effective and versatile solutions.

Electronic sensors are indispensable in our modern society, and inkjet printing has contributed to their evolution and accessibility. In this paper, a resistive temperature sensor is printed on an anodized aluminum substrate using a polymeric sealant as an electrical insulator. The results obtained from a sample of 14 specimens were similar. The inkjet printing process is optimized by considering droplet deposition uniformity and the final conductivity of the sensor. The thermal annealing method and its repercussions are analyzed to propose an optimal approach. After subjecting the samples to multiple thermal cycles, the sensor's performance under high-temperature conditions can be confirmed and a temperature coefficient of resistance of 0.43 Ω/°C is observed.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention du diplôme de maîtrise en génie électrique". Comprend des références bibliographiques (pages 125-132).
Mots-clés libres:	capteur de température, résistif, substrat d’aluminium anodisé, scellant polymérique, isolation électrique, impression par jets d’encre, uniformité de déposition, conductivité, recuit thermique, cycles thermiques, hautes températures
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Cloutier, Sylvain G.
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	08 déc. 2023 17:12
Dernière modification:	08 déc. 2023 17:12
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3323

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