Un textile intelligent pour recharger les appareils électroniques

Qu’ils soient créés au service de la santé électronique, de la mode ou des besoins militaires, les tissus intelligents nécessitent des sources d’énergie qui sont souvent incorporées au vêtement. Bien que la miniaturisation des composants électroniques participe à rendre les dispositifs intégrés discrets et légers, les ingénieurs cherchent aujourd’hui à autonomiser les tissus en introduisant les fonctions électroniques dans la fibre. Cette branche de l’ingénierie s’appelle la fibretronique. Des chercheurs de la Nottingham Trent University, en Angleterre, ont exploré cette piste afin de créer un vêtement qui permet à l’utilisateur de charger ses petits appareils électroniques en marchant au soleil. La technologie a été conçue au sein du Advanced Textile Research Group, dirigé par Tilak Dias, professeur à la School of Art & Design.

Le tissu est muni de cellules solaires qui produisent de l’énergie électrique. Il peut être ainsi combiné à plusieurs types de composants électroniques dans le cadre de conception de solutions pour les domaines de la santé, du sport, de la mode, etc. En effet, la technologie peut, en outre, offrir de nouvelles fonctions pour des applications, telles que la surveillance des signes vitaux du corps (fréquence cardiaque, oxygène du sang et température de la peau) et la détection des conditions environnementales (lumière, humidité et rayons ultraviolets).

Pour fonctionner, le vêtement ou l’accessoire doit seulement être exposé au soleil. L’utilisateur peut ainsi avoir une source d’énergie durable en tout temps et n’importe où. À ce propos, M. Dias a fait remarquer que l’apport en énergie a longtemps été le talon d’Achille des textiles intelligents. La technologie participe aussi à réduire l’usage des prises électriques murales.

Fabrication du tissu intelligent

La recherche a consisté à créer une technique de fabrication qui permet d’intégrer les cellules solaires à la surface textile. Les cellules solaires qui ont été utilisées sont des photodiodes. Celles-ci sont des composants semi-conducteurs qui sont capables de capter les rayons lumineux et de les transformer en signaux électriques.

Les photodiodes ont été miniaturisées et recouvertes de gaines fibreuses. Cela a permis de fabriquer un tissu qui se comporte comme n’importe quel textile ordinaire. Les cellules sont presque invisibles à l’œil nu; elles mesurent seulement 3 mm de long sur 1,5 mm de large. De plus, avec ce tissu intelligent, il est possible de créer des vêtements qui peuvent être portés en toutes circonstances puisqu’il est lavable. En effet, les photodiodes ont été encapsulées dans une résine transparente afin de les protéger contre l’eau et les autres facteurs qui risquent de les abîmer. Étant donné que le comportement électronique de la photodiode dépend de la nature de la lumière incidente reçue par le matériau photo-actif, les chercheurs ont étudié l’effet des fibres et de la capsule en résine sur le fonctionnement de celle-ci.

Performances obtenues

Pour valider le bon fonctionnement de la technologie, l’équipe a créé un textile carré de 5 cm de côté. Cet échantillon, qui comportait 200 cellules, a permis de charger un téléphone portable et un bracelet Fitbit. Les chercheurs ont estimé que pour générer suffisamment d’énergie pour recharger un téléphone intelligent, le tissu devait comporter 2000 photodiodes. Enfin, des tests de lavage ont confirmé que les fils peuvent résister à plusieurs cycles de lavage en machine et de séchage sans que leurs performances ne soient altérées.

L’étude est coécrite par Achala Satharasinghe, Theodore Hughes-Riley et Tilak Dias. Elle s’intitule « Photodiodes embedded within electronic textiles » et a été publiée dans Nature Research, le 1^er novembre 2018