Des scientifiques inventent un tissu capable d'alimenter de petits appareils électroniques

Des scientifiques de l'université d'Amherst dans le Massachussetts ont inventé une technique pour appliquer des électrodes – pliables, respirables et sans métal – à des tissus ou des vêtements, capables d'alimenter de petits appareils électroniques, tout en s'assurant que ceux-ci restent agréables au toucher. Une nouvelle technologie qui permet donc – par exemple – d'envisager de confectionner des vestes légères et confortables, capables de générer assez d'électricité pour éclairer des coureurs la nuit.

Cette technique a été développée par une équipe de scientifiques dirigée par Trisha Andrew ainsi que par le chercheur postdoctoral Lu Shuai Zhang. Un article décrivant cette invention a été publié dans l'édition en ligne d'Advanced Functional Materials.

Trisha Andrew est responsable de l'informatique vestimentaire du Centre de surveillance médicale spécialisée, à l'Institut des sciences de la vie appliquées de l'université d'Amherst. Son laboratoire a aussi développé un moniteur portable de fréquence cardiaque, intégré à un soutien-gorge doté de huit électrodes de contrôle, qui sera prochainement testé auprès de volontaires.

Selon Trisha Andrew, « notre laboratoire se concentre sur l'informatique textile. Notre objectif est de développer la science des matériaux de manière à ce que n'importe vêtement ou tissu puisse être transformé en conducteur. Ces textiles conducteurs peuvent ensuite devenir des supports électroniques sophistiqués. Une application est, par exemple, de récupérer l'énergie générée par les mouvements du corps et de la convertir en électricité ».

Selon elle, les tissus avancés générateurs d'électricité qui peuvent surveiller à distance les données médicales ont suscité l'intérêt des militaires mais aussi des professionnels de la santé.

Le fait de générer de faibles courants électriques à travers un mouvement relatif s'appelle chargement triboélectrique. Des matériaux peuvent être électriquement chargés grâce à leur friction avec un autre matériau, tout comme lorsque qu'un peigne est frotté contre un pull. « En alternant des couches de matériaux différents entre deux électrodes conductrices, il est possible d'obtenir quelques microwatts de puissance grâce au mouvement », explique-t-elle.

L'article publié décrit les résultats des tests mis en œuvre sur 14 tissus, dont cinq cotons tissés différemment, du lin et une soie artisanale.

« Notre article décrit la science des matériaux nécessaire pour fabriquer des conducteurs robustes. Nous démontrons qu'il sont stables face au lavage, au frottement, à la sueur humaine et à l'usure », précise Trisha Andrew. Le revêtement appliqué ne modifie par ailleurs pas le toucher à mains nues des tissus concernés.

« Il existe une forte motivation à utiliser quelque chose qui est déjà familier, comme le coton ou le fil de soie ; les tissus et les vêtements d'adaptent imperceptiblement à une nouvelle application technologique. Il s'agit d'un énorme progrès pour les produits de consommation, si vous n'avez pas à convaincre les gens de porter quelque chose de différent de ce qu'ils portent déjà. »

Selon Trisha Andrew, les résultats des tests ont quelque peu surpris : « Vous seriez surpris de savoir quelle est la tension subie par vos vêtements, notamment lorsque vous essayez de créer un revêtement qui résiste à l'étirement lié au fait de retirer un pull. La tension en question peut être énorme, jusqu'à plusieurs milliers de newtons. A titre de comparaison, un pas correspond à environ 10 newtons [...]. C'est pourquoi nous devions montrer qu'il est possible de plier, froisser et torturer [le vêtement]. Il s'agit d'une exigence essentielle, avant d'aller plus loin. »