Des chercheurs de l’Université de l’Illinois ont mis au point un textile imprimable capable de combiner plusieurs fonctions habituellement assurées par des dispositifs distincts. À base d’un nanocomposite d’oxyde de zirconium (ZrO₂), ce matériau peut refroidir celui qui le porte, détecter les mouvements et produire de l’électricité. Cette innovation pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour les vêtements de sport, les technologies portables et les systèmes de thermorégulation.
Depuis des milliers d’années, les êtres humains portent des vêtements pour se couvrir le corps et se protéger des éléments ou intempéries. Si ces habits et leurs matières ont fortement évolué au fil du temps, leurs propriétés sont restées relativement identiques. Des chercheurs de l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign, aux Etats-Unis, ont décidé d’apporter une petite révolution. Ils ont créé un textile imprimable capable de refroidir le corps, de détecter les mouvements et de générer de l’électricité sans système externe ni superposition de plusieurs couches. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Advanced Science.
Le textile repose sur le nanocomposite d’oxyde de zirconium (ZrO₂)
Ce textile d’un nouveau genre utilise le refroidissement radiatif passif pour rester frais sous le soleil. Il repose précisément sur le nanocomposite d’oxyde de zirconium (ZrO₂), qui combine refroidissement passif et récupération d’énergie biomécanique. Grâce à ses propriétés optiques, le ZrO₂ réfléchit 96 % du rayonnement solaire incident, limitant ainsi la quantité de chaleur absorbée. Ce matériau possède également une forte émissivité dans l’infrarouge moyen, évaluée à 97 %, ce qui lui permet d’évacuer la chaleur corporelle sous forme de rayonnement.
Ce textile pourrait être d’une grande utilité pour les personnes travaillant en extérieur
Lors d’essais en extérieur, sous un ensoleillement direct, les chercheurs de l’Illinois ont constaté que la température du textile était inférieure de 3 à 6 °C à celle de l’air ambiant. Cette propriété est intéressante à plus d’un titre. Elle pourrait notamment servir à la conception d’EPI (équipements de protection individuelle) pour les professionnels travaillant en extérieur lors des périodes de fortes chaleurs, comme les employés du BTP. Le vêtement ne se limite toutefois pas au refroidissement. Il exploite aussi le phénomène de triboélectricité, comparable à l’électricité statique produite par le frottement (comme celui que nous produisons quand nous frottons nos pieds sur un tapis).
De faibles impulsions électriques générées par frottement
Ce principe permet de produire de l’énergie en petite quantité. Lorsque la peau entre en contact avec le textile pendant les mouvements du corps, cette interaction mécanique génère de faibles impulsions électriques. La puissance maximale mesurée atteint environ 47 mW/m². Cette quantité est insuffisante pour alimenter un téléphone, mais elle est exploitable pour des capteurs et de petits appareils à faible consommation. De plus, les chercheurs ont observé une production stable sur plus de 30 000 cycles.
Par ailleurs, ce textile peut détecter les mouvements et interagir avec des dispositifs électroniques. En effet, le signal électrique peut renseigner sur la présence d’un mouvement, ainsi que sur son amplitude. Des essais menés au niveau des doigts ont notamment permis de détecter des gestes associés à la langue des signes.
Possibilité de déclencher un système de chauffage
Enfin, les scientifiques américains ont noté que le signal produit par le mouvement peut servir à déclencher un système de chauffage. Dans une expérience à cet effet, la triboélectricité activait une couche conductrice sous-jacente équipée d’un dispositif chauffant. Le textile pouvait alors passer d’un refroidissement radiatif passif à un chauffage actif en fonction de l’activité de son utilisateur. Le matériau ZrO₂ ne produisait pas directement la chaleur, mais fournissait le signal permettant d’activer le système.
Ce textile pourrait avoir des applications dans le sport, la réalité virtuelle et l’IoT
Cette technologie repose sur l’impression directe à l’encre, une technique de fabrication additive permettant de concevoir une architecture fibreuse précise. Les chercheurs de l’Illinois indiquent que le textile conserve des propriétés de flexibilité, de respirabilité et de lavabilité, des caractéristiques essentielles pour une utilisation vestimentaire. En réunissant refroidissement radiatif, récupération d’énergie, détection des mouvements et thermorégulation adaptative dans un même matériau, ils imaginent une nouvelle génération de vêtements intelligents. Le matériau pourrait avoir des applications dans le sport, la réalité virtuelle ou encore l’IoT. Mais il faudra encore évaluer le confort et la capacité à être porté quotidiennement. Ce qui est loin d’être une évidence.
