Soutenance de thèse : Elsa DOS SANTOS

Élaboration et mise en œuvre de matériaux multifonctionnels pour l'électronique imprimée en environnement sévère

Doctorante : Elsa DOS SANTOS

Laboratoire INSA : LGEF - Laboratoire de Génie Électrique et Ferroélectricité

École doctorale : n°162 MEGA - Mécanique, Énergétique, Génie Civil, Acoustique

Le Structural Health Monitoring (SHM) vise à évaluer en temps réel l'intégrité des structures à partir de la collecte et de l'analyse de données issues de capteurs. Cependant, le déploiement à grande échelle des systèmes de SHM reste limité par plusieurs verrous technologiques, notamment l'intégration, la fiabilité et le coût des capteurs. Dans cette optique, l'utilisation des ultrasons combinée à la technologie d'électronique imprimée, et plus particulièrement à la sérigraphie, offre une approche prometteuse pour la conception de capteurs miniaturisés, flexibles et économiquement compétitifs. Les composites piézoélectriques à matrice polymère constituent une solution pertinente grâce à leurs propriétés piézoélectriques et mécaniques et leur aptitude à s'adapter aux exigences de différentes applications. Toutefois, un frein subsiste : le manque de données fiables concernant la stabilité et la tenue au vieillissement des encres sérigraphiques, qui conditionne directement la fiabilité des capteurs imprimés en utilisation réelle, notamment lorsqu'elles sont exposées à des hautes températures de par leur environnement. Sur ce constat, ce projet de thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre le LGEF et AEC Sérigraphie. Les objectifs principaux de ces travaux, sont l'étude face au vieillissement d'encres sérigraphiques commerciales conductrices et diélectriques, la formulation d'un composite piézoélectrique imprimable par sérigraphié et le développement d'un capteur piézoélectrique haute température. Une attention particulière est portée au vieillissement thermique et hydrothermal de ces encres, facteur déterminant pour la fiabilité des capteurs en conditions réelles. L'analyse des mécanismes de dégradation, ou encore la caractérisation des propriétés électriques et diélectriques, permet d'identifier les formulations les plus stables. Les résultats obtenus ont conduit à la réalisation de capteurs ultrasonores imprimés sur substrats flexibles par sérigraphie, démontrant la faisabilité du procédé et la pertinence de l'approche pour le SHM. Ces travaux ouvrent ainsi la voie à une nouvelle génération de capteurs intelligents, intégrables et durables, adaptés aux exigences des secteurs stratégiques tels que l'aéronautique, l'énergie et le génie civil.