Un composite silicone et gallium-indium conduit la chaleur 40 fois mieux
Des chercheurs de Virginia Tech intègrent des gouttelettes d'alliage gallium-indium dans le PDMS pour créer un composite imprimable, conducteur et auto-réparateur.
Un étudiant diplômé de Virginia Tech a mélangé un alliage eutectique gallium-indium dans du silicone PDMS non polymérisé. Le mélange a ensuite été coulé en plaque, imprimé sur une imprimante à alimentation par seringue, puis utilisé pour guider la chaleur. L'alliage, composé d'environ trois parties de gallium pour une partie d'indium, est liquide à température ambiante.
Selon le site du Soft Materials and Structures Lab, les gouttelettes confèrent au composite une élasticité souple, une ténacité extrême et des circuits électriques auto-réparateurs. Ces gouttelettes mesurent de l'ordre de 10 à 100 microns de diamètre. Un passage d'environ une heure au four fait passer le silicone de l'état de gel à celui de solide, tandis que les gouttelettes restent liquides.
Un paramètre contrôlant le rapport entre la vitesse d'extrusion et celle du plateau d'impression détermine la forme des gouttelettes. Un article publié en 2025 dans Advanced Functional Materials évalue la conductivité thermique du composite imprimé, dans la direction des gouttelettes, à 9,9 W/mK, soit environ 40 fois celle du silicone non chargé. Un article de 2024 paru dans Additive Manufacturing indique que la peau d'oxyde joue un rôle critique dans la reconfiguration et la rétention de la forme des gouttelettes.
En pressant une ligne dans la plaque coulée, les gouttelettes fusionnent en une piste conductrice capable d'allumer une petite LED. Une entaille pratiquée au cutter dans cette piste, suivie d'une pression près de la coupure, rétablit une faible illumination de la LED. Hugh Grennan explique que couper ou percer reforme les chemins et que le métal liquide s'y écoule.
La vidéo a été tournée au VT MADE, le nouveau centre universitaire pour la fabrication avancée. À titre de comparaison, la GeForce RTX 5090 Founders Edition de Nvidia utilise un alliage de gallium à la place de la pâte thermique. Par ailleurs, IDC chiffre les expéditions mondiales d'objets portables au premier trimestre 2026 à 145,7 millions d'unités, en hausse de 4,3 % sur un an.
En bref
Quelle est la conductivité thermique du composite imprimé ?
Un article de 2025 dans Advanced Functional Materials l'établit à 9,9 W/mK dans la direction des gouttelettes, soit environ 40 fois celle du silicone non chargé.
Le matériau peut-il réparer un circuit coupé ?
Oui. Une entaille au cutter dans une piste conductrice, suivie d'une pression près de la coupure, rétablit une faible illumination de la LED, car le métal liquide s'écoule dans les chemins reformés.
Quelle est la taille des gouttelettes de gallium-indium ?
Elles mesurent de l'ordre de 10 à 100 microns de diamètre et restent liquides après une heure de cuisson au four qui solidifie le silicone.