Une batterie cousue dans les vêtements qui donne un coup de pouce aux textiles intelligents

Le développement des vêtements intelligents se heurte encore et toujours aux mêmes problématiques : la miniaturisation de l’électronique et des systèmes d’alimentation dans la perspective de pouvoir les faire fonctionner sur de longues périodes. Les initiatives intéressantes ne manquent pas en matière de textiles intelligents, capables de stocker de l’énergie.

Une équipe de l’université du Massachusetts apporte sa contribution avec une innovation prometteuse, à savoir une technique qui permet de broder un super condensateur directement sur un vêtement. Les chercheurs ont travaillé sur une méthode de tissage qui entremêle du nylon, du polyester et une fibre conductrice à base d’argent pour créer un fil torsadé, lequel peut ensuite être directement cousu sur un textile afin de former une trame d’électrodes flexibles.

Léger, flexible, lavable et respirant

Dans leur article scientifique paru dans ACS Applied Materials & Interfaces, les chercheurs expliquent que le micro-supercondensateur ainsi créé offre un rapport taille-capacité de stockage qui surpasse les performances des batteries. De plus, le dispositif est léger, flexible, lavable et respirant. Bref, des conditions idéales pour l’intégration sur des vêtements intelligents.

Ce micro-supercondensateur a été intégré avec succès dans des chemises, des chaussures, des manteaux et des pantalons. L’équipe de l’université du Massachusetts explique qu’elle est en train de travailler aux développements de vêtements intelligents susceptibles de surveiller la démarche et les mouvements articulaires d’une personne pendant la journée. Mais mieux vaut attendre une démonstration concrète avant de s’emballer…

Vêtements intelligents : un T-shirt transformé en batterie

Article de Mar Zaffagni paru le 17/07/2012

En procédant à plusieurs traitements chimiques de la fibre de coton d’un T-shirt acheté dans le commerce, une équipe de chercheurs de l’University of South Carolina aux États-Unis est parvenue à utiliser le tissu comme source de stockage d’énergie. Si la technique n’est pas nouvelle, le procédé employé ici est à la fois moins onéreux et plus respectueux de l’environnement.

Les vêtements intelligents sont considérés comme l’une des prochaines grandes révolutions de l’électronique mobile. L’électronique souple, ce que les Anglo-Saxons nomment wearable electronics, promet d’intégrer des moyens de communication et d’information ou encore des capteurs biométriques dans des pulls, T-shirts, vestes ou pantalons classiques. L’un des défis techniques à relever concerne la source d’alimentation. Créer une batterie souple qui s’intègre sans gêner un vêtement est une véritable gageure. L’une des solutions consiste à transformer le tissu lui-même en lieu de stockage d’énergie en procédant à divers traitements chimiques. Des chercheurs de l’University of South Carolina ont transformé la fibre de coton d’un T-shirt acheté dans le commerce de façon à ce qu’elle stocke une charge électrique.

Pour cela, Xiaodong Li et son équipe ont fait tremper le tissu dans une solution de fluorure puis l’ont fait cuire à haute température en retirant l’oxygène dans le four pour éviter que la matière ne s’enflamme. Au bout de cette première étape, la cellulose du tissu s’est transformée en charbon activé et cela sans pour autant perdre sa souplesse.

Les chercheurs ont ensuite utilisé des petits morceaux de ce tissu traité comme une électrode, constatant qu’ils pouvaient faire office de condensateurs pour stocker une charge électrique. Dans un article publié dans Advanced Materials, Xiaodong Li affirme que son tissu ainsi activé agit comme un supercondensateur ou condensateur à double couche qui offre une densité de puissance beaucoup plus importante qu’un condensateur normal. Et en ajoutant une couche de particules d’oxyde de manganèse de seulement quelques nanomètres d’épaisseur, l’équipe du laboratoire de l’University of South Carolina est parvenue à améliorer la résilience de ce tissu hybride.

Tissu intelligent : 5 % de perte malgré des milliers de cycles

Ainsi, après plusieurs milliers de cycles charge-décharge, la perte de performance n’excède pas 5 %. De quoi donc envisager sérieusement d’utiliser ce procédé pour alimenter de l’électronique souple ou pourquoi pas un appareil mobile comme une tablette ou un smartphone. Transformer le tissu en moyen de stockage d’énergie n’est pas nouveau. Il y a un an et demi de cela, des chercheurs de la Stanford University avaient déjà transformé du tissu en batterie après un traitement avec des nanotubes de carbone monofeuillets puis en déposant des particules d’oxyde de manganèse.

Mais le professeur Li souligne que son avancée concerne le procédé de traitement du tissu pour obtenir du charbon activé, qui est moins onéreux et moins nocif. « Les méthodes précédentes utilisaient de l’huile et des produits chimiques nocifs pour l’environnement. Ces procédés sont compliqués et produisent des effets secondaires. Notre méthode n’est pas chère et respectueuse de l’environnement », assure-t-il. Reste désormais à en venir à la phase expérimentale concrète avec des tests en conditions réelles. Sollicité par Yalayolo Magazine-Sciences, le professeur Li n’a malheureusement pas répondu aux questions concernant les prochaines étapes de son travail…