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Textile intelligent

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Les textiles intelligents, de l'anglais smart textiles, sont des textiles capables de capter et d'analyser un signal afin d'y répondre d'une manière adaptée[1]. Ils peuvent donc être décrits comme des textiles capables de réagir « par eux-mêmes » en s'adaptant à leur environnement. Ces textiles peuvent pour cela incorporer des composants informatiques, numériques ou électroniques, mais également des matériaux polymères innovants comme des polymères à mémoire de forme ou des matériaux chromiques aux propriétés de changement de couleur, ainsi que des fibres et matériaux. Ils sont très souvent confondus[2] avec les e-textiles (pour electronic textiles) qui est la sous branche des smart textiles utilisant des composants electroniques.

Robe intégrant des LED et fibres optiques.

Les applications des textiles intelligents se trouvent dans les domaines de l'habillement, de l'ameublement aussi bien que des textiles techniques. Les textiles intelligents destinés à l'habillement ou « vêtements intelligents » font partie du large domaine des « wearable technologies » (Technologies portables). Les vêtements intelligents sont dotés d'une fonction supplémentaire à celle de vêtir.

Le domaine d’étude de la « fibretronique » (fibertronics) explore comment les fonctionnalités électroniques et informatiques peuvent être intégrés dans les fibres textiles.

Classification

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La classification usuellement reconnue pour les textiles intelligents distingue :

  • les systèmes à intelligence passive, capables de détecter un changement dans leur environnement. Ils possèdent uniquement des capteurs ;
  • les systèmes à intelligence active, capables de détecter et réagir à un stimulus grâce à des capteurs et des actionneurs ;
  • les systèmes très intelligents, dotés de surcroit d'une capacité d'adaptation aux stimuli reçus ou aux conditions de l'environnement autour[3].


Les textiles intelligents ne se trouvent pas uniquement sous la forme d'étoffe, en tissu ou en maille, mais peut également prendre la forme de fils ou fibres.

Applications

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De la fibre au vêtement, le champ d'application des textiles intelligents est très large.

Fibretronique

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Comme dans l'électronique classique, l’implémentation des fonctions électroniques dans des fibres textiles exige l'utilisation de matériaux conducteurs et semi-conducteurs, par exemple un tissu conducteur[4] Aujourd'hui, des tissus conducteurs formés d'un mélange de fibres textiles traditionnelles et de fibres métalliques (argent, cuivre...) peuvent être trouvés dans le commerce. Ces tissus sont aisément manipulables et peuvent être brodés ou cousus[5].

L'un des enjeux les plus importants de l'e-textile est que les fibres doivent être faites de telle sorte qu’elles soient lavables, à l’instar des vêtements qui doivent être lavés quand ils sont sales. Et il est nécessaire que les composants électriques soient isolants au moment du lavage.

Une nouvelle classe de matériaux électroniques qui sont mieux adaptés pour l'e-textile est la classe des matériaux électronique organiques[6], car ils peuvent être conducteurs, semi-conducteurs, et peuvent être conçus comme des encres et plastiques[7],[8].

Certaines des fonctions les plus avancées qui ont été démontrées en laboratoire comprennent :

  • Transistors en fibres organiques[9]: les transistors sont intégrés dans les fibres[10], par exemple sous la forme de câble transistor électrochimique (WECT, ou Wire Electrochemical Transistor) où le textile monofilament peut être couvert d’une couche mince de polythiophène, un polymère conducteur[11], ce qui constitue les premiers transistors en fibres textiles, tout à fait compatibles avec la fabrication des textiles et qui ne contiennent pas de métaux.
  • Cellules solaires organiques sur fibres : où des polymères conducteurs sont combinés avec des couches minces d’argent[12].

Vêtements intelligents

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Exemples d'applications des textiles intelligents dans le domaine de l'habillement :

  • Vêtements chauffants et rafraîchissants, utilisant des matériaux à mémoire de forme[13] ou des fils conducteurs et résistances chauffantes
  • Vêtements communicants : l'intégration de systèmes de transmission de données (bluetooth, wifi...) à un vêtement permet de le transformer en un nouvel interface de communication. L'intégration d'un écran flexible élargit encore les possibilités en permettant au porteur d'afficher textes, messages ou vidéos sur son vêtement selon son humeur. Plusieurs prototypes ont déjà été développés, notamment le T-shirt OS by Cute Circuit intégrant un écran de LED[14].
  • Vêtements à usage sportif, intégrant des capteurs (accéléromètre, capteur de rythme cardiaque, podomètre), voire un système de transmission de données permettant une comparaison de ses performances avec celles des autres utilisateurs du même système.
  • Vêtements changeant de couleurs : les phénomènes de chromisme permettent des applications esthétiques.
  • Vêtements au service de l'e-santé, outils de prévention santé ou d'alerte des services de secours en temps réel (capteurs accéléromètres intégrés aux fibres textiles et qui permettent d'obtenir le rythme cardiaque et le cycle respiratoire du porteur, assurant le monitoring de personnes âgées, de personnes atteintes de diverses maladies ; ceinture ventrale pour femmes enceintes, qui détecte les mouvements fœtaux ; bonnets permettant de faire l’électro-encéphalogramme pour détecter le risque de crise d'épilepsie ; capteur d'UV sur maillot de bain contribuant à la prévention solaire…)[15],[16],[17].

Textiles techniques et ameublement

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L'habillement n'est pas le seul domaine dans lequel le textile est utilisé. En conséquence, les textiles intelligents, eux aussi, sont utiles pour bien d'autres applications que l'habillement seul[13].

  • Applications médicales : équipements de mesure des paramètres physiologiques, intégrant des capteurs (du rythme cardiaque, de la fréquence de la respiration, de la sudation...), textiles fonctionnels (antibactériens...), textiles implantables (renfort pariétaux, prothèses...), texticaments (intégration de médicaments dans des textiles), textiles en fibres optiques tissées pour la thérapie photodynamique[18]
  • Sécurité : les équipements des pompiers peuvent être enrichis d'un système intégrant des capteurs de température interne (température à la surface de la peau) et externe (température de l'environnement) et un avertisseur, afin de prévenir le porteur lorsque la température devient trop dangereuse
  • Loisirs : des boutons tactiles ont été construits entièrement sous la forme de textiles en utilisant des conducteurs tissus textiles, qui sont ensuite connectés à des périphériques tels que les lecteurs de musique[19]
  • Affichage : le textile offre un support mécanique très intéressant pour former des écrans flexibles, par exemple en utilisant des LEDs qui sont montées sur les réseaux de fibres conductrices tissées pour former des écrans[20]
  • Communication : un système de transmission de données intégré au textile permet de rester toujours en contact, même à distance. Ce genre de système serait particulièrement utile pour le suivi de patients à domicile, par exemple : les informations physiologiques, transmises en continu à l'hôpital, permettraient à l'équipe soignante de suivre à distance un patient, tout en autorisant celui-ci à demeurer chez lui.
  • Stockage de données
  • Militaire : les textiles intelligents à usage militaire trouvent leur application non seulement pour les vêtements, mais aussi pour les tentes, voitures, sacs[21]
  • Surveillance : Des capteurs électrochimiques et des biosenseurs imprimés pour la surveillance à la fois physiologique et environnementale ont été intégrés dans les textiles[22] y compris sur de l’élastique[23] ou en milieu marin[24].
  • Ameublement : la décoration est également un domaine d'application des textiles intelligents. L'Electric Plaid[25] développé par Maggie Orth au sein d'une start-up du MIT est ainsi capable de changer de couleur, grâce à son utilisation de matériaux thermochromisme changeant de couleur par l'échauffement des fils métalliques du tissu.

Notes et références

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  1. ↑ O. L. Shanmugasundaram, Smart and intelligent textiles, The Indiant Textile Journal, février 2008.
  2. ↑ (en-US) Ishan, « What's the difference between Electronic Textiles (E-Textiles) and Smart Textiles? », sur Electronic textiles & Wearables, (consulté le )
  3. ↑ (en) Dilan Canan Çelikel, Smart E-Textile Materials, IntechOpen, (ISBN 978-1-83962-480-3, lire en ligne)
  4. ↑ Direct Industry – Tissu conducteur – consulté le 25 octobre 2013
  5. ↑ Electromagnetic Field Shielding & Conductive Fabrics – consulté le 25 octobre 2013
  6. ↑ CNRS – Électronique organique – consulté le 25 octobre 2013
  7. ↑ ISORG – Électronique imprimée organique – consulté le 25 octobre 2013
  8. ↑ Agence d’études et de promotion de l’Isère – Électronique imprimée – Électronique organique – Vers une nouvelle filière électronique ? – consulté le 25 octobre 2013
  9. ↑ University of California, Berkeley - Josephine B. Lee et Vivek Subramanian - Organic Transistors on Fiber: A first step towards electronic textiles – consulté le 25 octobre 2013
  10. ↑ Electronic Textiles: Fiber-Embedded Electrolyte-Gated Field-Effect Transistors for e-Textiles - Mahiar Hamedi, Lars Herlogsson, Xavier Crispin, Rebeca Marcilla, Magnus Berggren, Olle Inganäs – publié le 22 janvier 2009 – consulté le 29 octobre 2013
  11. ↑ Nature Materials - Towards woven logic from organic electronic fibres - Mahiar Hamedi1, Robert Forchheimer & Olle Inganäs – publié le 4 avril 2007 – consulté le 29 octobre 2013
  12. ↑ Science Vol. 324 no. 5924 p. 232-235 - Solar Power Wires Based on Organic Photovoltaic Materials - Michael R. Lee, Robert D. Eckert, Karen Forberich, Gilles Dennler, Christoph J. Brabec, Russell A. Gaudiana – publié le 10 avril 2009 – consulté le 29 octobre 2013
  13. ↑ a et b [Intelligent textiles, Robert R. Mather, Review of Progress in Coloration and Related Topics, 2001, 31 (1), pages 36-41, http://doi.wiley.com/10.1111/j.1478-4408.2001.tb00136.x]
  14. ↑ [T-shirt OS http://cutecircuit.com/collections/t-shirt-os/]
  15. ↑ Matthieu Combe, « Les e-textiles au service de votre santé », sur techniques-ingenieur.fr, .
  16. ↑ « Des vêtements intelligents au service de la santé », sur futura-sciences.com, .
  17. ↑ « Un maillot de bain connecté pour éviter les coups de soleil », sur futura-sciences.com, .
  18. ↑ Caroline David et Camille Beulque, Futurotextiles : surprising textiles, design & art, Stichting Kunstboek, , 179 p. (ISBN 978-90-5856-422-1), p. 85
  19. ↑ rosner|touch|mp3blue – consulté le 23 octobre 2013
  20. ↑ Philips – Luminous textiles – Bring spaces alive –consulté le 25 octobre 2013
  21. ↑ [Electronic textiles Wearable computers, reactive fashion and soft computation, Joanna Berzowska, Textile, 2005, Volume 3 (1), pages 2-19]
  22. ↑ Wearable Electrochemical Sensors and Biosensors: A Review – Joshua Ray Windmiller, Joseph Wang – publié le 7 septembre 2012 - consulté le 25 octobre 2013
  23. ↑ Royal Society of Chemistry - Thick-film textile-based amperometric sensors and biosensors – Yang-Li Yang, Min-Chieh Chuang, Shyh-Liang Lou and Joseph Wang – publié le 22 mars 2010 – consulté le 25 octobre 2013
  24. ↑ Royal Society of Chemistry - Wearable electrochemical sensors for in situ analysis in marine environments – Kerstin Malzahn, Joshua Ray Windmiller, Gabriela Valdès-Ramírez, Michael J. Schöning et Joseph Wang – publié le 2 juin 2011 – consulté le 25 octobre 2013
  25. ↑ [Fabrics and fibers: Chameleon Fabrics, P. Nolan, Fabric Architecture, 2004, 16 (1), pages 67-69]

Voir aussi

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Articles connexes

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Bibliographie

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  • Elisabeth Frésard, La révolution textile, au-delà de l'imagination, Éditions LEP, 2005.
  • Aurélie Mossé, Designing self-actuated textiles for the home, KADK, 2014.
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