La fibre, en tant que matériau portable ayant la plus longue application dans l’histoire de l’humanité, est actuellement un substrat idéal pour les appareils portables en raison de son excellente respirabilité, de sa flexibilité et de sa capacité à s’adapter parfaitement à la forme irrégulière 3D du corps humain. En tant que moyen de visualisation dans le domaine des fibres fonctionnelles, la fibre électroluminescente brise la rigidité de l’interface d’affichage traditionnelle et devrait devenir une interface d’interaction émergente.
Les fibres électroluminescentes commerciales actuelles sont les fibres optiques polymères et les fibres diffusantes de lumière Corning Fibrance. Ces fibres utilisent des rainures artificielles ou des entrefers pour perturber les conditions de réflexion interne totale, induisant ainsi activement une fuite de lumière. Cependant, l’uniformité de la luminosité dans la transmission et dans la direction circonférentielle ne peut pas être garantie en raison des pertes de transmission et des défauts artificiels, limitant considérablement leur application en tant que sources lumineuses linéaires.
Dans un nouveau papier Publié dans Lumière : science et applicationsune équipe de scientifiques dirigée par le professeur Guangming Tao de l’Université des sciences et technologies de Huazhong et le professeur Yan-Qing Lu de l’Université de Nanjing a réalisé une fibre photochromique hautement flexible et uniformément luminescente basée sur une méthode d’étirage thermique productible en masse.
L’équipe a utilisé des matériaux fluorescents sur une fibre optique polymère pour réguler son spectre de rayonnement externe et obtenir une luminescence uniforme grâce à l’effet de saturation. Ils ont également obtenu un contrôle d’une large gamme de couleurs dans une seule fibre en optimisant la structure de la fibre pour mélanger les couleurs primaires RVB.
L’équipe de recherche a intégré les fibres photochromiques contrôlables dans diverses interfaces interactives portables, qui ont permis de réaliser des interactions diversifiées telles que l’émotion et la communication en utilisant des vêtements quotidiens et ont fourni une nouvelle façon de réaliser une interaction homme-machine. Il devrait apporter de nouveaux changements au mode de vie humain dans les domaines de la communication, de la navigation, des soins de santé, des appareils portables et de l’Internet des objets.
Bénéficiant de la conception structurelle et de la régulation diversifiée des préformes composites, les auteurs utilisent un matériau polyméthacrylate de méthyle comme couche interne guidant la lumière et intègrent un matériau composite fluorescent avec un indice de réfraction inférieur dans la couche externe.
Cette structure coaxiale permet une réflexion interne totale de la lumière dans la fibre tout en utilisant l’effet de conversion de longueur d’onde du matériau fluorescent pour obtenir une émission lumineuse uniforme et complète.
Dans le même temps, suivant le principe du mélange de couleurs RVB, plusieurs couches centrales guidant la lumière et des matériaux fluorescents de différentes couleurs sont encapsulés à l’intérieur d’une seule fibre pour réaliser la régulation d’un système multicolore. Enfin, les matériaux PVDF physiquement et chimiquement stables sont intégrés à l’extérieur de la fibre pour réaliser l’étanchéité et la protection des matériaux fonctionnels.
« La fibre photochromique que nous avons conçue surmonte principalement les fibres électroluminescentes existantes dans trois aspects des défauts : 1) obtenir une émission de lumière uniforme et complète en utilisant l’effet de conversion de longueur d’onde du matériau fluorescent. 2) Tirer parti des caractéristiques de plusieurs guides d’ondes couches centrales au sein d’une fibre multicœur qui peuvent être contrôlées individuellement par segments et permettent d’obtenir une régulation de gamme de couleurs plus large dans une seule fibre en modulant la luminosité de la source lumineuse dans les couches centrales couplées. 3) Préparation de cent mètres basée sur le dessin thermique industriel processus surmontant les inconvénients de la préparation traditionnelle des fibres luminescentes telles que le long temps de cycle, la courte longueur efficace et le coût de préparation élevé.
« La haute efficacité de production des fibres photochromiques permet de répondre à la demande substantielle d’approvisionnement industriel textile. Ces fibres peuvent être facilement incorporées dans divers vêtements quotidiens grâce à des techniques de couture et de tricotage, offrant ainsi une nouvelle approche pour réaliser des interfaces interactives portables flexibles. »
« Nous essayons de l’intégrer dans plusieurs scénarios d’interaction portables pour démontrer la faisabilité des fibres photochromiques en tant qu’outil technologique de communication auxiliaire et également fournir une nouvelle façon de penser pour l’intégration multimodale des textiles intelligents. Sans soulever de problèmes de confidentialité, cette avancée pourrait ouvrir de nouveaux domaines pour les futures villes intelligentes, les maisons intelligentes, les interfaces homme-machine et la surveillance de la santé », affirment les scientifiques.
Plus d’information:
Pan Li et al, Écran à fibre photochromique multicolore portable et interactif, Lumière : science et applications (2024). DOI : 10.1038/s41377-024-01383-8