Nouvelles

Jun 23, 2023

Énergie

Un nouveau textile thermorégulant assure le confort de ses utilisateurs avec un apport d'énergie minimal grâce à un polymère conducteur qui peut être modifié pour ajuster la quantité de rayonnement infrarouge qu'il émet.

Un nouveau textile thermorégulant assure le confort de ses utilisateurs avec un apport d'énergie minimal grâce à un polymère conducteur qui peut être modifié pour ajuster la quantité de rayonnement infrarouge qu'il émet. Selon les développeurs du textile de l'Université de Chicago, de l'Université d'État de Caroline du Nord et de l'Université Duke (tous aux États-Unis), le nouveau « dispositif portable à émissivité variable », ou WeaVE, pourrait être utilisé pour fabriquer des tissus intelligents de gestion thermique de nouvelle génération. .

De nombreux animaux savent manipuler le rayonnement infrarouge (IR) pour se réchauffer et se rafraîchir. Les fourmis argentées du Sahara, par exemple, dissipent l'excès de chaleur grâce aux poils triangulaires sur leur corps qui reflètent différentes quantités de rayons proches de l'infrarouge selon la position du Soleil. Le corps humain, en revanche, absorbe et perd de la chaleur principalement par le biais d'un rayonnement IR d'une longueur d'onde de 10 microns, et notre peau n'est pas capable de contrôler cette gamme de longueurs d'onde en temps réel pour nous aider à réguler la température corporelle. Les chercheurs développent donc des textiles capables de faire cela pour nous.

Le nouveau dispositif WeaVE se compose de trois couches : une couche active constituée d'un polymère conducteur appelé polyaniline (PANI) ; nylon métallisé; et un électrolyte semi-solide. Lorsqu'une faible tension est appliquée à cette structure en couches, le matériau actif bascule entre un état diélectrique transmissif et un état métallique avec perte. Chaque état a une émissivité différente, donc en basculant entre eux, la quantité de rayonnement thermique émis par le tissu peut être ajustée pour le rendre soit émetteur de chaleur (refroidissement), soit protecteur thermique (chauffage).

"Le textile peut ainsi assurer le confort de celui qui le porte en ajustant la quantité de chaleur corporelle retenue et la quantité rayonnée", explique Po-Chun Hsu de Chicago, qui a dirigé l'équipe de développement avec Jie Yin de NC State. « De cette façon, l’utilisateur ressentirait la même température cutanée quelle que soit la température extérieure. »

L’un des avantages majeurs du WeaVE est que le réglage électrochimique utilisé pour modifier son transport de chaleur radiative ne nécessite qu’une petite quantité d’énergie. Ce type de thermorégulation est dit « adaptatif », ce qui signifie qu'il repose sur la modulation du coefficient de transfert thermique du matériau et qu'il utilise beaucoup moins d'énergie que les technologies « actives » qui utilisent la chaleur électrique ou la recirculation d'eau pour générer ou pomper de l'énergie thermique. De ce fait, l’énergie nécessaire au maintien du bilan thermique est quasiment nulle. Un autre avantage est que le nylon métallisé du tissu est découpé selon un motif de style kirigami, ce qui lui permet de s'étirer et de bouger avec le corps de l'utilisateur tout en préservant pleinement les connexions et la configuration de la cellule électrochimique.

La flexibilité du WeaVE et sa faible consommation d'énergie signifient qu'il pourrait être utilisé dans des textiles et des tissus durables de nouvelle génération qui permettent aux utilisateurs de s'adapter à leur environnement, explique Hsu. "Le confort thermique étant un concept hautement individualisé et subjectif, il serait bénéfique que l'effet de refroidissement/réchauffement soit adapté à chacun en fonction de ses sentiments et de l'environnement", explique-t-il à Physics World. « Nous espérons également que ces travaux pourront inspirer de futures recherches sur la science des matériaux des polymères conducteurs et sur l’ingénierie de dispositifs personnels intelligents de thermorégulation. »

Le « textile Janus » pourrait vous garder au chaud et vous rafraîchir

Les chercheurs travaillent actuellement à la démonstration d’autres matériaux thermiques électrochimiquement réglables à base de polymères conducteurs. "Les études fondamentales de la physique des polymères et de l'interaction lumière-matière des mécanismes électrochromes constituent également notre objectif principal, ce qui est non seulement intéressant sur le plan scientifique, mais peut nous conduire vers des polymères plus performants", explique Hsu.

Ils détaillent leur travail actuel dans PNAS Nexus.