Potential of nanocellulose for conductive ink preparation

par Fanny Hoeng

Thèse de doctorat en Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie

Sous la direction de Julien Bras.

Le président du jury était Bernard Cathala.

Le jury était composé de Aurore Denneulin.

Les rapporteurs étaient David Gethin, Orlando J. Rojas.

  • Titre traduit

    Utilisation des nanocelluloses pour la préparation d'encres conductrices


  • Résumé

    Ce projet vise à développer de nouvelles encres à base de nanofils d’argent et de nanocellulose pour des applications conductrices et transparentes. Les nanocelluloses, nanoparticules issues de la cellulose, sont de deux types : les nanocristaux de cellulose (NCC) et les nanofibrilles de cellulose (NFC) et possèdent des propriétés bien spécifiques. Ce travail a consisté d’une part (i) à utiliser la forme tubulaire et rigide des NCC pour produire des nanotubes d’argents par synthèse chimique, avant leur formulation en encre et d’autre part (ii) à utiliser les propriétés d’enchevêtrement des NFC flexibles pour stabiliser des nanofils d’argent commerciaux, habituellement instables en suspension. Les divers résultats de ce projet ont permis d’aboutir à la formulation brevetée et à la commercialisation d’une encre conductrice à base d’une faible quantité d’argent et de NCC et de deux encres conductrices et transparentes à base de NFC et de nanofils d’argent. Les interactions physico-chimiques et la stabilité colloïdale de ces suspensions hybrides ont été étudiée de manière fondamentale, tout en développant des formulations adaptées à divers procédés d’impression, que ce soit à échelle laboratoire mais aussi industrielle.


  • Résumé

    This project aims at developing new conductive inks based on nanocellulose and silver nanowires for transparent and conductive applications. Nanocellulose are nanoparticles extracted from the cellulose and two kinds currently exist: the cellulose nanocrystals (CNC) and the cellulose nanofibrils (CNF). This project have evaluated on one hand the ability of using tubular rigid CNC as template for producing silver nanorods, prior their formulation into conductive inks. On the other hand, the ability of using flexible and entangled CNF to stabilize commercial silver nanowires, usually unstable in suspension, was investigated. The results of this project lead to the patented formulation and commercialization of one low silver content conductive ink based on silver and CNC and two conductive transparent ink based on CNF and silver nanowires. Physico-chemical interactions and colloidal stability of such hybrid suspension have been scientifically studied meanwhile printing process adapted formulation have been successfully designed and tested at laboratory scale but also industrial scale.


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