Soudage à l’eau
Souder avec de l’eau, impossible ?
Oui, mais que se passe-t-il à l’échelle nanoscopique ?
Le soudage à froid induit par capillarité est un procédé proposé pour optimiser la conductivité électrique d’électrodes transparentes à base de nanofils. Par un dispositif avancé de microscopie multisondes, la résistance électrique d’une jonction unique entre deux nanofils a été étudiée. Les résultats établissent le soudage à froid par capillarité comme un procédé efficace pour créer des électrodes souples et transparentes nécessaires aux futurs systèmes (opto)électroniques.
Que ce soit pour le photovoltaïque, l’électronique souple ou des application médicales, il est nécessaire de développer des électrodes à la fois transparentes et conductrices. Les matériaux les plus conducteurs, les métaux, ne sont pas transparents quand ils sont massifs, mais le deviennent lorsqu’on forme un maillage à base de nanofils.
Les réseaux de nanofils d’argent présentent des propriétés de transparence, de conduction et de biocompatibilité particulièrement attractives. Il reste cependant une grande résistance électrique résiduelle du fait des interconnexions entre nanofils. Ainsi pour obtenir une meilleure conductivité, l’industrie recourt à des post-traitements des électrodes, tels des recuits à haute température permettant de souder les nanofils entre eux. Mais ce post traitement est incompatible avec les matériaux fragiles de l’électronique souple : les substrats organiques se détériorent à haute température.
Dans ce contexte, un procédé est proposé, le soudage à froid induit par capillarité, qui consiste à pulvériser de l’eau sur les réseaux de nanofils. L’amélioration de la conductivité est observée lors de l’évaporation. Cet effet a été attribué à un effet de pression locale qui fusionne les nanofils au niveau des jonctions.

Ce travail est le fruit d’une collaboration entre le LMGP Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique, expert des réseaux de nanofils conducteurs, TRT-Thalès, expert en composants, et l’IEMN, expert en nanocaractérisation, dans le cadre du projet ANR PANASSE. Nous avons mené une étude des résistances d’interconnexion, à l’échelle de la jonction unique, grâce à un équipement unique présent à l’IEMN. Ce dispositif permet de positionner quatre pointes sur un échantillon avec une précision nanométrique, sous la supervision d’un microscope électronique à balayage.
Notre étude a permis d’établir que le procédé de soudage à froid induit par capillarité permet d’obtenir une distribution de résistances de jonction aussi performante qu’après un traitement à chaud. La fusion des nanofils est induite par pression des forces capillaires exercée par les gouttes d’eau en évaporation.
Ce résultat permet d’établir le fort potentiel du procédé de post traitement à froid et illustre la puissance des techniques de caractérisation avancées pour l’ingénierie de la matière à l’échelle nanométrique.
Références
Chernukha, Y.; Bardet, L.; Berthe, M.; Lerond, T.; Mazellier, J.-P.; Gangloff, L.; Denneulin, A.; Diener, P.; Bellet, D. In Situ Multiscale Investigation of Capillary-Force-Induced Cold-Welding of Silver Nanowire Networks. ACS Omega 2025, 10 (46), 55716–55724. https://doi.org/10.1021/acsomega.5c07063.
Contacts : maxime.berthe@iemn.fr / pascale.diener@iemn.fr





