Méthode moins chère pour fabriquer des présentoirs tissés et des tissus intelligents

Des chercheurs ont développédes textiles intelligents de nouvelle génération - intégrant des LED, des capteurs, la récupération d'énergie et le stockage - qui peuvent être produits à peu de frais, dans n'importe quelle forme ou taille, en utilisant les mêmes machines que celles utilisées pour fabriquer les vêtements que nous portons tous les jours.

L'équipe internationale, dirigée par l'Université de Cambridge, a déjà démontré que les présentoirs tissés peuvent être fabriqués dans de grandes tailles, mais ces exemples antérieurs ont été réalisés à l'aide d'équipements de laboratoire manuels spécialisés. D'autres textiles intelligents peuvent être fabriqués dans des installations spécialisées de fabrication microélectronique, mais celles-ci sont très coûteuses et produisent de gros volumes de déchets.

Cependant, l'équipe a découvert que les écrans flexibles et les tissus intelligents peuvent être fabriqués à moindre coût et de manière plus durable en tissant des composants électroniques, optoélectroniques, de détection et de fibres énergétiques sur les mêmes métiers industriels utilisés pour fabriquer des textiles conventionnels. Leurs résultats, rapportés dans la revue Science Advances, démontrent comment les textiles intelligents pourraient être une alternative à l'électronique plus large dans des secteurs tels que l'automobile, l'électronique, la mode et la construction.

Malgré les progrès récents dans le développement des textiles intelligents, leur fonctionnalité, leurs dimensions et leurs formes ont été limitées par les processus de fabrication actuels.

"Nous pourrions fabriquer ces textiles dans des installations spécialisées en microélectronique, mais cela nécessite des milliards de livres d'investissement", a déclaré le Dr Sanghyo Lee du département d'ingénierie de Cambridge, premier auteur de l'article. "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."

"Les textiles intelligents ont également été limités par leur manque de praticité", a déclaré le Dr Luigi Occhipinti, également du Département d'ingénierie, qui a codirigé la recherche. "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."

L'an dernier, certains de ces mêmes chercheurs ont montré que si les fibres utilisées dans les textiles intelligents étaient enduites de matériaux capables de résister à l'étirement, elles pourraient être compatibles avec les procédés de tissage conventionnels. En utilisant cette technique, ils ont produit un écran de démonstration tissé de 46 pouces.

Aujourd'hui, les chercheurs ont montré que les textiles intelligents peuvent être fabriqués à l'aide de processus automatisés, sans limite de taille ou de forme. Plusieurs types de dispositifs à fibres, notamment des dispositifs de stockage d'énergie, des diodes électroluminescentes et des transistors, ont été fabriqués, encapsulés et mélangés à des fibres conventionnelles, synthétiques ou naturelles, pour créer des textiles intelligents par tissage automatisé. Les dispositifs à fibres ont été interconnectés par une méthode de soudage au laser automatisée avec un adhésif électriquement conducteur.

Les processus ont tous été optimisés pour minimiser les dommages aux composants électroniques, ce qui a rendu les textiles intelligents suffisamment durables pour résister à l'étirement d'une machine à tisser industrielle. La méthode d'encapsulation a été développée pour tenir compte de la fonctionnalité des dispositifs à fibre, et la force mécanique et l'énergie thermique ont été étudiées systématiquement pour réaliser respectivement le tissage automatisé et l'interconnexion à base de laser.

L'équipe de recherche, travaillant en partenariat avec des fabricants de textiles, a pu produire des patchs de test de textiles intelligents d'environ 50x50 centimètres, bien que cela puisse être mis à l'échelle à des dimensions plus grandes et produits en gros volumes.

"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 textiles", a déclaré 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 affirment qu'il pourrait être possible de fabriquer de grands écrans et moniteurs flexibles sur des métiers à tisser industriels, plutôt que dans des installations de fabrication d'électronique spécialisées, ce qui les rendrait beaucoup moins chers à produire. Cependant, une optimisation supplémentaire du processus est nécessaire.

"La flexibilité de ces textiles est absolument incroyable", a déclaré Occhipinti. "Pas seulement en termes de flexibilité mécanique, mais la flexibilité de l'approche, et pour déployer des plates-formes de fabrication électronique durables et respectueuses de l'environnement qui contribuent à la réduction des émissions de carbone et permettent de véritables applications de textiles intelligents dans les bâtiments, les intérieurs de voitures et vêtements. Notre approche est assez unique en ce sens.

- Ce communiqué de presse a été initialement publié sur le site Web de l'Université de Cambridge