Les navetteurs, skieurs, les brigadiers et autres personnes qui endurent les doigts gelés par temps froid peuvent s'attendre à un soulagement futur, car les fabricants sont sur le point de tirer parti d'une nouvelle technique de création de tissu chauffé électriquement développée par la scientifique des matériaux Trisha Andrew et ses collègues de l'Université du Massachusetts à Amherst. Ils ont fabriqué des gants qui gardent les doigts aussi chauds que la paume de la main.

Dans un nouveau papier en Matériaux appliqués et interfaces , les scientifiques décrivent comment ils utilisent une méthode de dépôt en phase vapeur pour le nano-revêtement de tissu afin de créer des vêtements à coudre, tissé, matériau chauffé électriquement. Le gant de démonstration qu'ils ont fabriqué peut garder les doigts au chaud jusqu'à huit heures. Le gant à trois couches, avec une couche revêtue par le polymère conducteur poly(3, 4-éthylènedioxytiophène), également connu sous le nom de PEDOT, sont alimentés par une pile bouton pesant 1,8 grammes. Un sou pèse un peu moins de 2,27 grammes.

Les auteurs précisent, "Poids léger, les radiateurs électriques respirants et adaptables au corps ont le potentiel de changer les approches traditionnelles de la gestion thermique personnelle, thermothérapie médicale, soulagement des douleurs articulaires et rééducation sportive."

André dit, "Nous avons pris une paire de gants en coton et enduit les doigts pour laisser passer une petite quantité de courant, donc ils chauffent. C'est un tissu de coton ordinaire à l'ancienne. Nous avons choisi de faire une paire de gants car les doigts nécessitent une forte courbure qui nous permet de montrer que notre matière est vraiment souple. Le gant est alimenté par une petite pile bouton et fonctionne avec des nano-ampères de courant, pas assez pour faire passer le courant à travers votre peau ou vous blesser. Notre revêtement fonctionne même lorsqu'il est complètement immergé dans l'eau, ça ne te choquera pas, et notre construction en couches signifie que le tissu conducteur n'entre pas en contact avec votre peau."

Elle ajoute, « Nous espérons que ce produit touchera les consommateurs en tant que produit réel dans les prochaines années. Il faudra peut-être deux ans pour un prototype, et cinq ans pour le consommateur. Je pense que c'est l'appareil le plus prêt pour le consommateur que nous ayons. Il est prêt à passer à la phase suivante."

Jusque récemment, les scientifiques du textile n'ont pas utilisé le dépôt en phase vapeur en raison de difficultés techniques et du coût élevé de la mise à l'échelle depuis le laboratoire. Mais récemment, les fabricants constatent que la technologie peut être étendue tout en restant rentable, disent les chercheurs. En utilisant la méthode de dépôt en phase vapeur décrite dans leur article, Andrew et ses collègues ont également enduit des fils d'un fil de coton épais couramment utilisé pour les chandails. Il a bien fonctionné et offre une autre possibilité de créer des vêtements chauffants, déclarent les auteurs.

André dit, « Une chose qui nous a motivés à fabriquer ce produit est que nous pouvions obtenir la flexibilité, la sensation douce et agréable, alors qu'en même temps, il est chauffé mais ne vous fait pas transpirer. Une chose courante que nous entendons de la part des navetteurs, c'est qu'en hiver, ils aimeraient avoir les doigts plus chauds. » Dans leurs tests de laboratoire, ses rapports d'équipe de recherche, quatre doigts du gant d'essai réchauffés à la même température que la paume, et "le porteur pouvait sentir la chaleur transférée des éléments chauffants en tissu à ses doigts quelques secondes après l'application de la tension."

Andrew et le chercheur postdoctoral en chimie Lushuai Zhang, avec Morgan Baima, étudiant diplômé en génie chimique, ont effectué plusieurs tests pour s'assurer que leurs gants pouvaient résister à des heures d'utilisation, blanchiment, déchirures, réparations et recharge de nuit. André note, "Pour le moment, nous utilisons une batterie standard qui dure huit heures, mais vous auriez besoin d'une batterie rechargeable pour les rendre plus pratiques."

Plus loin, "Si vous skiez et que vous déchirez votre gant, vous pouvez le réparer simplement en le recousant avec du fil uni."

Ils ont organisé des tests de biocompatibilité dans un laboratoire indépendant où des cellules de tissu conjonctif de souris ont été exposées à des échantillons recouverts de PEDOT et des réponses comparées à des témoins positifs et négatifs. Ils signalent que leurs matériaux revêtus de PEDOT sont sans danger pour le contact avec la peau humaine sans provoquer de réactions indésirables aux produits chimiques utilisés.

Ils ont également abordé les questions de chaleur, l'humidité et la stabilité du contact avec la peau pour empêcher le porteur de subir un choc électrique d'un élément conducteur humide. André dit, « Chimiquement, ce que nous utilisons pour entourer le tissu conducteur ressemble à du polystyrène, le truc utilisé pour faire des arachides d'emballage. Il entoure complètement le matériau conducteur de sorte que le conducteur électrique n'est jamais exposé."

Expérimenter différentes variables dans le processus de nano-revêtement en phase vapeur, ils ont découvert que l'ajustement de la température et de la pression de la chambre était important pour obtenir une couverture de surface optimale du tissu. Dans un test de la capacité du tissu à résister à la fissuration, plis ou autres changements lorsqu'il est chauffé, ils ont généré une température de 28 degrés C (82,4 F) avec connexion à une batterie de 4,5 V et 45 degrés C (113 F) connectés à une batterie de 6 V pendant une heure, et n'a trouvé "aucun changement morphologique spectaculaire, " indiquant que le textile de coton enduit de PEDOT était suffisamment robuste et stable pour maintenir ses performances" lorsqu'il était utilisé comme élément chauffant.