L’électronique homogène donne un coup de pouce aux textiles intelligents
«L’électronique intégrée de manière homogène dans les tissus constitue la forme suprême des textiles intelligents». C’est cette conviction qui a conduit Monica Craciun, professeure de nanosciences et de nanotechnologie à l’Université d’Exeter, à lancer le projet E-TEX (All-organic devices in textiles for wearable electronics) en 2016. Selon elle, le succès commercial repose sur l’utilisation de textiles doux, sûrs, élégants, confortables et colorés qui incluent discrètement et imperceptiblement une série de fonctionnalités supplémentaires. Une telle offre «intelligente» pourrait facilement trouver une place de choix sur les marchés de l’habillement, des tissus destinés à la décoration d’intérieur, des textiles pour l’industrie automobile, des dispositifs médicaux et plus encore. Mais actuellement, la croissance du marché des textiles intelligents est entravée par l’utilisation de dispositifs rigides ou souples mais de qualité médiocre. Comme le précise la professeure Craciun: «Toutes ces technologies reposent sur des composants collés sur les tissus, ce qui freine la recherche d’une technologie mécaniquement souple et à faible poids dont nous avons besoin pour maintenir les propriétés des textiles auxquels nous sommes habitués et que nous voulons porter.» La solution pourrait venir des avancées révolutionnaires dans le domaine des matériaux atomiquement fins, et plus particulièrement du graphène. En effet, sa flexibilité, sa haute conductivité électrique, sa transparence optique, sa stabilité thermique et sa facilité de transformation en différentes structures en font un excellent candidat pour les textiles intelligents de nouvelle génération. «Nous nous sommes lancés dans l’exploration du territoire inconnu des textiles intelligents tissés et fabriqués à partir de fibres électroniques activées par graphène», explique la professeure Craciun. «Nous avons décidé de nous concentrer sur deux types de fibres électroniques: les capteurs tactiles capacitifs et les dispositifs électroluminescents. Grâce à nos solutions, un affichage d’informations peut être utilisé sur les vêtements pour changer leur couleur en cas d’alertes de sécurité ou d’alertes médicales afin de prêter assistance aux enfants ou aux personnes âgées. Des affichages plus complexes associés à des technologies de communication peuvent donner naissance à des GPS, des téléphones et des contrôleurs textiles qui montrent et contrôlent l’utilisation des implants médicamenteux. Nous pouvons même envisager des applications dans le domaine de la sécurité et de la récupération d’énergie». Pour permettre un contact solide et conforme entre les dispositifs et les textiles, ces premiers doivent se tordre et s’étirer pour supporter les contraintes. Grâce à sa couche carbone atomiquement fine, le graphène correspond au profil, et sa biocompatibilité facilite davantage son application dans les textiles intelligents. Le graphène fusionne avec les fibres PP E-TEX est parvenu à mettre au point des fibres électroniques avec des dispositifs fonctionnels à base de graphène et fabriqués directement sur des fibres textiles en polypropylène (PP), bien que leur conception ne soit pas encore terminée. Les fibres PP sont omniprésentes dans l’industrie textile et servent à des applications allant de la santé, la sécurité et la défense aux vêtements et tissus utilisés au quotidien, grâce à leur légèreté, leur faible conductivité thermique, leur résistance élevée aux taches ainsi qu’à leur flexibilité mécanique extrême dans des conditions de basses températures et à leur résistance aux bactéries. Sans oublier leur caractère recyclable et écologique. Afin de conserver les caractéristiques des fibres PP, l’équipe a élaboré une méthode pour rendre conductrices les fibres PP isolantes, en les couvrant d’une couche de graphène atomiquement fin. L’équipe a également mis en place un processus de fabrication non-invasif pour la création de fonctions électroniques sur les fibres PP qui sont compatibles avec les procédés industriels. «Nous avons obtenu des fibres électroniques en graphène aux propriétés tactiles et électroluminescentes. En créant des matrices tissées à partir de ces fibres, nous avons pu montrer des pixels de différentes tailles qui peuvent être intégrés dans les dispositifs et affichages textiles futurs à des fins de mesures sensibles à la position», s’enthousiasme la professeure Craciun. Cette avancée a déjà éveillé l’intérêt de l’industrie. CenTexBel, le centre scientifique et technique de l’industrie du textile belge, remarque «le potentiel d’une technologie de rupture avec une large gamme d’applications innovantes possibles». D’ici là, l’équipe tentera de faire la démonstration d’autres types de dispositifs électroniques intégrés dans les textiles, en particulier les petits écouteurs et microphones discrets utilisant l’électronique en graphène pour générer des ondes sonores.
Mots‑clés
E-TEX, textiles intelligents, graphène, tissus, homogène, capteurs tactiles, électroluminescents, fibre PP
