Un seul brin de fibre développé à l’Université de l’État de Washington possède la flexibilité du coton et la conductivité électrique d’un polymère, appelé polyaniline.
Le matériau nouvellement développé a montré un bon potentiel pour les textiles électroniques portables. Les chercheurs du WSU ont testé les fibres avec un système qui alimentait une lumière LED et un autre qui détectait le gaz ammoniac, détaillant leurs découvertes dans le journal Polymères glucidiques.
« Nous avons une fibre en deux sections : une section est le coton conventionnel : flexible et suffisamment solide pour un usage quotidien, et l’autre côté est le matériau conducteur », a déclaré Hang Liu, chercheur en textile à la WSU et auteur correspondant de l’étude. « Le coton peut supporter le matériau conducteur qui peut assurer la fonction nécessaire. »
Bien que des développements supplémentaires soient nécessaires, l’idée est d’intégrer des fibres comme celles-ci dans les vêtements sous forme de patchs de capteurs dotés de circuits flexibles. Ces patchs pourraient faire partie des uniformes des pompiers, des soldats ou des travailleurs qui manipulent des produits chimiques pour détecter des expositions dangereuses. D’autres applications incluent la surveillance de la santé ou des chemises d’exercice qui peuvent faire plus que les moniteurs de fitness actuels.
« Nous disposons de certains appareils portables intelligents, comme les montres intelligentes, qui peuvent suivre vos mouvements et vos signes vitaux humains, mais nous espérons qu’à l’avenir, vos vêtements de tous les jours pourront également remplir ces fonctions », a déclaré Liu. « La mode n’est pas seulement la couleur et le style, comme beaucoup de gens le pensent : la mode est une science. »
Dans cette étude, l’équipe WSU s’est efforcée de surmonter les défis liés au mélange du polymère conducteur avec de la cellulose de coton. Les polymères sont des substances contenant de très grosses molécules qui présentent des motifs répétitifs. Dans ce cas, les chercheurs ont utilisé de la polyaniline, également connue sous le nom de PANI, un polymère synthétique aux propriétés conductrices déjà utilisé dans des applications telles que la fabrication de circuits imprimés.
Bien qu’intrinsèquement conductrice, la polyaniline est fragile et ne peut pas, à elle seule, être transformée en fibre pour textiles. Pour résoudre ce problème, les chercheurs de la WSU ont dissous la cellulose de coton provenant de t-shirts recyclés dans une solution et le polymère conducteur dans une autre solution distincte. Ces deux solutions ont ensuite été fusionnées côte à côte et le matériau a été extrudé pour former une seule fibre.
Le résultat a montré une bonne liaison interfaciale, ce qui signifie que les molécules des différents matériaux resteraient ensemble malgré l’étirement et la flexion.
Atteindre le bon mélange à l’interface de la cellulose de coton et de la polyaniline était un équilibre délicat, a déclaré Liu.
« Nous voulions que ces deux solutions fonctionnent de telle sorte que lorsque le coton et le polymère conducteur entrent en contact, ils se mélangent dans une certaine mesure pour former une sorte de colle, mais nous ne voulions pas qu’ils se mélangent trop, sinon la conductivité serait réduite. , » dit-elle.
Parmi les autres auteurs du WSU participant à cette étude figuraient le premier auteur Wangcheng Liu ainsi que Zihui Zhao, Dan Liang, Wei-Hong Zhong et Jinwen Zhang.
Plus d’information:
Wangcheng Liu et al, Une nouvelle conception structurelle de fibres composites conductrices à base de cellulose pour les textiles électroniques portables, Polymères glucidiques (2023). DOI : 10.1016/j.carbpol.2023.121308