Le fil de cellulose, que les chercheurs présentent dans l'article, est pratique à travailler et pourrait être utilisé pour fabriquer des vêtements avec des fonctions intelligentes. À l'aide d'une machine à coudre domestique standard, des chercheurs ont cousu le fil de cellulose électriquement conducteur dans un tissu et ont réussi à produire un textile thermoélectronique, qui peut produire une petite quantité d'électricité lorsque le textile est chauffé d'un côté, par exemple par la chaleur corporelle d'une personne - généralement 0,2 microwatt à une différence de température de 37 degrés Celsius. Crédit :Anna-Lena Lundqvist/Université de technologie de Chalmers
Les textiles électroniques offrent de nouvelles opportunités révolutionnaires dans divers domaines, en particulier les soins de santé. Mais pour être durable, ils doivent être faits de matériaux renouvelables. Une équipe de recherche dirigée par Chalmers University of Technology, Suède, présente maintenant un fil en cellulose conductrice, qui offre des possibilités fascinantes et pratiques pour les textiles électroniques.
"Miniature, les gadgets électroniques portables dépendent souvent de rares, ou dans certains cas toxiques, matériaux. Ils conduisent également à une accumulation progressive de grandes montagnes de déchets électroniques. Il y a un réel besoin de bio, matériaux renouvelables destinés à être utilisés dans les textiles électroniques, " dit Sozan Darabi, doctorant au Département de chimie et de génie chimique de l'Université de technologie de Chalmers et du Wallenberg Wood Science Center, et auteur principal de l'article scientifique récemment publié dans Matériaux et interfaces appliqués ASC .
Avec Anja Lund, chercheur du même groupe, Sozan Darabi travaille depuis plusieurs années avec des fibres électriquement conductrices pour les textiles électroniques. Auparavant, l'accent était mis sur la soie, mais maintenant, les découvertes ont été poussées plus loin grâce à l'utilisation de la cellulose.
Les résultats maintenant présentés par les chercheurs montrent comment le fil de cellulose offre un potentiel énorme en tant que matériau pour les textiles électroniques et peut être utilisé de différentes manières.
Coudre les fils de cellulose électriquement conducteurs dans un tissu à l'aide d'une machine à coudre domestique standard, les chercheurs ont maintenant réussi à produire un textile thermoélectrique qui produit une petite quantité d'électricité lorsqu'il est chauffé d'un côté - par exemple, par la chaleur corporelle d'une personne. À une différence de température de 37 degrés Celsius, le textile peut générer environ 0,2 microwatt d'électricité.
"Ce fil de cellulose pourrait conduire à des vêtements avec électronique intégrée, fonctions intelligentes, fabriqué à partir de non toxique, matériaux renouvelables et naturels, " dit Sozan Darabi.
Le processus de production du fil de cellulose a été développé par des co-auteurs de l'Université Aalto en Finlande. Dans un processus ultérieur, les chercheurs de Chalmers ont rendu le fil conducteur en le teignant avec un matériau polymère électriquement conducteur. Les mesures des chercheurs montrent que le processus de teinture confère au fil de cellulose une conductivité record, qui peut être encore augmentée grâce à l'ajout de nanofils d'argent. Dans les essais, la conductivité a été maintenue après plusieurs lavages.
Le fil foncé est le fil de cellulose et le plus clair est un fil argenté disponible dans le commerce, les deux étant électriquement conducteurs. Les chercheurs ont cousu les deux fils séparément dans le tissu, d'une manière particulière qui confère au tissu ses propriétés thermoélectroniques. Crédit :Anna-Lena Lundqvist/Université de technologie de Chalmers
Les textiles électroniques pourraient améliorer nos vies de plusieurs manières. Un domaine important est la santé, où des fonctions telles que la régulation, surveillance, et la mesure de divers paramètres de santé pourrait être extrêmement bénéfique.
Dans l'industrie textile au sens large, où la conversion à des matières premières durables est une question permanente et vitale, les matériaux et les fibres naturels sont devenus un choix de plus en plus courant pour remplacer les synthétiques. Les fils de cellulose électriquement conducteurs pourraient avoir un rôle important à jouer ici aussi, disent les chercheurs.
"La cellulose est un matériau fantastique qui peut être extrait et recyclé de manière durable, et nous le verrons de plus en plus utilisé à l'avenir. Et lorsque les produits sont fabriqués dans un matériau uniforme, ou le moins de matériaux possible, le processus de recyclage devient beaucoup plus facile et plus efficace. C'est une autre perspective à partir de laquelle le fil de cellulose est très prometteur pour le développement des e-textiles, " dit Christian Müller, directeur de recherche pour l'étude et professeur au Département de chimie et de génie chimique de l'Université de technologie de Chalmers.
Ce travail de l'équipe de recherche de Chalmers est réalisé au sein du centre national de recherche Wallenberg Wood Science Center, en coopération avec des collègues en Suède, Finlande et Corée du Sud.
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Sozan Darabi et Christian Müller pensent tous deux que la recherche a abouti à bien plus que la dernière publication scientifique. Sozan Darabi est passé d'un étudiant à un expert de premier plan dans les matériaux de fibres électriquement conducteurs, quelque chose que Christian Müller considère comme très gratifiant, et une grande force pour leur équipe de recherche.
Par le biais du centre de recherche national suédois Wallenberg Wood Science Center, un groupe de l'Institut royal de technologie de Stockholm (KTH) a également été impliqué dans la recherche et la publication de l'étude. Les chercheurs du KTH se concentrent sur les aspects électrochimiques des fibres. Avec ce groupe de KTH, l'équipe de recherche Chalmers envisage maintenant des moyens de faire passer les idées au niveau supérieur.
Le fil de cellulose est un matériau électriquement conducteur renouvelable et non toxique pour les textiles électroniques qui peut être cousu dans une machine à coudre domestique ordinaire. Il a une conductivité record pour le fil de cellulose et peut supporter au moins cinq lavages sans perdre sa conductivité. Crédit :Anna-Lena Lundqvist/Université de technologie de Chalmers
En savoir plus :Le fil de cellulose
Le fil électriquement conducteur est produit dans un procédé de revêtement "couche sur couche" avec une encre à base du complexe polyélectrolyte polymère biocompatible poly(3, 4-éthylènedioxythiophène) :poly(styrène sulfonate) (PEDOT :PSS). Le fil e-textile développé par les chercheurs mesure une conductivité record pour un fil de cellulose par rapport au volume de 36 S/cm-, qui peut être porté à 181 S/cm en ajoutant des nanofils d'argent. Le fil enduit de PEDOT :PSS peut supporter au moins cinq lavages en machine sans perdre sa conductivité. En intégrant le fil de cellulose dans un transistor électrochimique, les chercheurs ont également pu démontrer sa fonction électrochimique.
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Tout au long de l'histoire de l'humanité, les textiles ont été fabriqués à partir de fibres naturelles et de cellulose. Mais depuis le milieu du 20e siècle, les fibres synthétiques sont devenues plus courantes dans nos vêtements, en particulier dans l'industrie de la mode. Avec l'attention et la sensibilisation accrues maintenant aux alternatives durables, l'intérêt pour les fibres naturelles et les textiles revient et grandit. Les grandes chaînes suédoises telles que H&M et Lindex se sont fixées des objectifs ambitieux pour augmenter la proportion de vêtements fabriqués à partir de matériaux plus durables.
La fibre de cellulose que les chercheurs ont utilisée est de type Ioncell, développé par le groupe finlandais, dirigé par le professeur et co-auteur Herbert Sixta.
