Contributions à l’intégration de capteurs radiofréquences de gaz imprimés sur substrats souples

Contributions to the integration of radio-frequency gas sensors printed on flexible substrates

• Auteur / Autrice : Julien George
• Direction : Dominique Baillargeat, Stéphane Bila
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes
• Date : Soutenance le 23/06/2021
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (Limoges ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Baillargeat, Stéphane Bila, Hervé Aubert, Éric Cloutet, Corinne Déjous
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Bérengère Lebental, Emmanuel Pistono

Mots clés

Mots clés contrôlés

Internet des objets

Radiofréquences

Détecteurs de gaz

Capteurs (technologie)

Mots clés libres

Internet des objets

Capteur de gaz

Radiofréquence

Capteurs passifs

Polymère sensible

PEDOT:PSS-MWCNT

EB-PEI

Jet d’encre

Substrat flexible

Éthanol

Toluène

Humidité

Internet of Things

Gas sensor

Radio frequency

Passive sensors

Sensitive polymer

PEDOT:PSS-MWCNT

EB-PEI

Inkjet

Flexible substrate

Ethanol

Toluene

Humidity

Résumé

L’internet des objets connaît un développement exceptionnel qui risque de provoquer un changement important de nos modes de vies au cours des prochaines années. Dans ce contexte, de nombreux marchés tel que celui des capteurs de gaz souhaitent intégrer cette révolution. Cependant, les différentes technologies de ces capteurs possédant un niveau de maturité avancé sont incompatibles avec les besoins de l’internet des objets, comme par exemple une faible consommation d’énergie. Ainsi, une des solutions proposées est le développement de la technologie radiofréquence passive puisque celle-ci possède de nombreux avantages tels que sa très faible consommation d’énergie indirecte, sa réversibilité à température ambiante, ou bien encore son faible coût de fabrication. L’objectif de ma thèse consiste à concevoir et intégrer de nouveaux transducteurs RF pour la détection d’espèces chimiques nocives. Ainsi, le premier chapitre de ce manuscrit met en avant les raisons expliquant la nécessité d’être capable de détecter et de mesurer certains gaz ainsi que les différentes technologies de capteurs existantes. Le deuxième chapitre présente les études de conceptions ainsi que les caractérisations des matériaux utilisés. Enfin, une troisième et dernière partie expose les mesures réalisées sous gaz et humidité ainsi que les méthodes permettant de réaliser le traitement des données.

The Internet of Things is undergoing an exceptional development that is likely to bring about a major change in our lifestyles in the coming years. In this context, many markets, such as gas sensors, want to integrate this revolution. However, the different technologies of these sensors with a high Technology Readiness Level are incompatible with the needs of the Internet of Things, such as low energy consumption. Thus, one of the proposed solutions is the development of passive radio fre-quency technology since it has many advantages such as its very low remote energy consumption, its reversibility at room temperature, or its low manufacturing cost. The objective of my thesis is to design and integrate new RF transducers for the detection of volatile and harmful chemical species. Thus, the first chapter of this manuscript highlights the reasons explaining the need to be able to detect and measure specific gases as well as the different existing sensor technologies. The second chapter presents the design studies and also the characterizations of the materials used. Finally, a third and last part explains the measurements carried out under gas and humidity as well as the methods used to carry out the data processing.