Des méthodes courantes produisent des textiles intelligents peu coûteux avec des capteurs

Elisabeth Montalbano | 05 juin 2023

Les chercheurs ont trouvé un moyen de développer des textiles intelligents avec des LED intégrées, des capteurs et d'autres composants électroniques et connectés sur des machines similaires utilisées pour fabriquer des vêtements de tous les jours, ont-ils déclaré.

Les chercheurs, une équipe internationale dirigée par l'Université de Cambridge, ont démontré qu'ils pouvaient tirer parti des processus automatisés utilisés actuellement sur les métiers à tisser industriels pour créer des vêtements conventionnels afin de fabriquer des textiles intelligents sans limite de taille ou de forme. Ce travail peut réduire considérablement le coût des textiles intelligents et les rendre plus généralement accessibles, car la complexité de leur fabrication a considérablement limité leur production et leur utilisation, ont-ils déclaré.

La recherche s'appuie sur d'anciens travaux que l'équipe a dévoilés l'année dernière pour développer un écran intelligent composé de fibres enduites de matériaux qui permettent l'étirement, les rendant compatibles avec les processus de tissage conventionnels.

La dernière réalisation de ce travail consiste à fabriquer plusieurs types de dispositifs à fibres, y compris des dispositifs de stockage d'énergie, des LED et des transistors, puis à les mélanger avec des fibres conventionnelles, synthétiques ou naturelles, dans un processus de tissage automatisé. Ils ont ensuite interconnecté ces dispositifs à l'aide d'un adhésif électriquement conducteur et d'une méthode de soudage au laser automatisée, ont-ils déclaré.

En effet, avant que cette méthode ne soit développée, leur fabrication nécessitait des installations spécialisées en microélectronique et des milliards de dollars d'investissement, a noté Sanghyo Lee du département d'ingénierie de Cambridge, qui a travaillé sur la recherche. "De plus, la fabrication de textiles intelligents de cette manière est très limitée, car tout doit être fabriqué sur les mêmes plaquettes rigides utilisées pour fabriquer des circuits intégrés, donc la taille maximale que nous pouvons obtenir est d'environ 30 centimètres de diamètre", a-t-il déclaré.

La complexité de la fabrication n'est pas la seule chose qui a limité l'utilisation des textiles intelligents, a noté un autre des chercheurs. Leur "manque de praticité" les a également rendus difficiles à vendre, a déclaré Luigi Occhipinti, co-responsable de la recherche du département d'ingénierie de Cambridge. "Vous pensez au type de flexion, d'étirement et de pliage que les tissus normaux doivent supporter, et cela a été un défi d'incorporer cette même durabilité dans des textiles intelligents", a-t-il expliqué.

Pour s'assurer que les textiles résultants étaient plus durables que ceux produits auparavant, les chercheurs ont optimisé les processus pour minimiser les dommages aux composants électroniques, les rendant capables de résister à l'étirement qui se produit lorsqu'ils sont travaillés sur un métier à tisser industriel. Ils y sont parvenus en étudiant et en tenant compte de la force mécanique et de l'énergie thermique utilisées dans le processus afin que lors de la fabrication, ils puissent encapsuler à la fois le tissage et l'interconnexion par laser, respectivement, ont déclaré les chercheurs.

L'équipe de recherche a travaillé avec des fabricants de textiles pour produire des échantillons de textiles intelligents d'environ 50 sur 50 centimètres, ont-ils déclaré. Cependant, ces tailles peuvent être mises à l'échelle et produites en gros volumes en utilisant le même processus, ont déclaré les chercheurs.

"Ces entreprises ont des lignes de fabrication bien établies avec des extrudeuses de fibres à haut débit et de grandes machines à tisser qui peuvent tisser automatiquement un mètre carré de textile", a expliqué Lee. "Ainsi, lorsque nous introduisons les fibres intelligentes dans le processus, le résultat est essentiellement un système électronique qui est fabriqué exactement de la même manière que les autres textiles sont fabriqués."

Les chercheurs ont publié un article sur leurs travaux dans la revue Science Advances.

À l'avenir, de grands écrans et moniteurs flexibles pourraient même être fabriqués sur les métiers à tisser industriels, ce qui les rendrait beaucoup moins chers à produire que le processus utilisé dans les installations de fabrication spécialisées, où ils sont produits aujourd'hui, ont déclaré les chercheurs. Cependant, pour que cela devienne standardisé et réalisable à long terme, les chercheurs doivent optimiser davantage le processus, ce qu'ils prévoient de faire, ont-ils déclaré.

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