En pensant aux matériaux qui pourraient devenir les tissus du futur, les scientifiques ont largement écarté une option largement disponible :le polyéthylène.

Les trucs de pellicule plastique et de sacs d'épicerie, le polyéthylène est fin et léger, et pourrait vous garder plus frais que la plupart des textiles car il laisse passer la chaleur plutôt que de la piéger. Mais le polyéthylène emprisonnerait également l'eau et la sueur, car il est incapable de retirer et d'évaporer l'humidité. Cette propriété anti-mèche a été un obstacle majeur à l'adoption du polyéthylène comme textile portable.

Maintenant, Les ingénieurs du MIT ont filé du polyéthylène en fibres et en fils conçus pour évacuer l'humidité. Ils ont tissé les fils en soyeux, des tissus légers qui absorbent et évaporent l'eau plus rapidement que les textiles courants comme le coton, nylon, et polyester.

Ils ont également calculé l'empreinte écologique qu'aurait le polyéthylène s'il était produit et utilisé comme textile. Contrairement à la plupart des hypothèses, ils estiment que les tissus en polyéthylène peuvent avoir un impact environnemental moindre au cours de leur cycle de vie que les textiles en coton et en nylon.

Les chercheurs espèrent que les tissus fabriqués à partir de polyéthylène pourraient inciter à recycler les sacs en plastique et autres produits en polyéthylène en textiles portables, ajoutant à la durabilité du matériau.

"Une fois que quelqu'un jette un sac en plastique dans l'océan, c'est un problème. Mais ces sacs pourraient facilement être recyclés, et si vous pouvez transformer du polyéthylène en baskets ou en sweat à capuche, il serait économiquement logique de ramasser ces sacs et de les recycler, " dit Svetlana Boriskina, chercheur au département de génie mécanique du MIT.

Boriskina et ses collègues ont publié aujourd'hui leurs conclusions dans Durabilité de la nature.

Mèche à eau

Une molécule de polyéthylène a un squelette d'atomes de carbone, chacun avec un atome d'hydrogène attaché. La structure simple, répété plusieurs fois, forme une architecture de type téflon qui résiste à l'adhérence à l'eau et à d'autres molécules.

« Tout le monde à qui nous avons parlé a dit que le polyéthylène pourrait vous garder au frais, mais il n'absorberait pas l'eau et la sueur car il rejette l'eau, et pour cette raison, ça ne fonctionnerait pas comme textile, ", dit Boriskina.

Néanmoins, elle et ses collègues ont essayé de fabriquer des fibres tissées à partir de polyéthylène. Ils ont commencé avec le polyéthylène sous sa forme de poudre brute et ont utilisé des équipements de fabrication de textiles standard pour fondre et extruder le polyéthylène en fibres minces, semblable à tourner des brins de spaghetti. Étonnamment, ils ont constaté que ce processus d'extrusion oxydait légèrement le matériau, changer l'énergie de surface de la fibre pour que le polyéthylène devienne faiblement hydrophile, et capable d'attirer les molécules d'eau à sa surface.

L'équipe a utilisé une deuxième extrudeuse standard pour regrouper plusieurs fibres de polyéthylène afin de créer un fil tissé. Ils ont trouvé que, dans un brin de fil, les espaces entre les fibres formaient des capillaires à travers lesquels les molécules d'eau pouvaient être absorbées passivement une fois attirées par la surface d'une fibre.

Pour optimiser cette nouvelle capacité de mèche, les chercheurs ont modélisé les propriétés des fibres et ont découvert que les fibres d'un certain diamètre, alignés dans des directions spécifiques tout au long du fil, amélioré la capacité de mèche des fibres.

Sur la base de leur modélisation, les chercheurs ont fabriqué des fils de polyéthylène avec des dispositions et des dimensions de fibres plus optimisées, puis utilisé un métier à tisser industriel pour tisser le fil en tissus. Ils ont ensuite testé la capacité d'absorption du tissu en polyéthylène sur du coton, nylon, et du polyester en trempant des bandes de tissus dans de l'eau et en mesurant le temps qu'il a fallu pour que le liquide s'imprègne, ou grimper sur chaque bande. Ils ont également placé chaque tissu sur une balance au-dessus d'une seule goutte d'eau et mesuré son poids au fil du temps alors que l'eau était absorbée par le tissu et s'évaporait.

Dans chaque essai, les tissus en polyéthylène évacuaient et évaporaient l'eau plus rapidement que les autres textiles courants. Les chercheurs ont observé que le polyéthylène perdait une partie de sa capacité d'attirer l'eau avec un mouillage répété, mais en appliquant simplement un peu de friction, ou l'exposer à la lumière ultraviolette, ils ont induit le matériau à redevenir hydrophile.

"Vous pouvez rafraîchir la matière en la frottant contre elle-même, et de cette façon il maintient sa capacité de mèche, ", dit Boriskina. "Il peut pomper l'humidité de manière continue et passive."

Cycle écologique

L'équipe a également trouvé un moyen d'incorporer de la couleur dans les tissus en polyéthylène, qui a été un défi, encore une fois en raison de la résistance du matériau à la liaison avec d'autres molécules, y compris les encres et colorants traditionnels. Les chercheurs ont ajouté des particules colorées dans le polyéthylène en poudre avant d'extruder le matériau sous forme de fibres. De cette façon, les particules étaient encapsulées dans les fibres, leur conférant de la couleur avec succès.

"Nous n'avons pas besoin de passer par le processus traditionnel de teinture des textiles en les plongeant dans des solutions de produits chimiques agressifs, " dit Boriskina. " Nous pouvons colorer les fibres de polyéthylène de manière complètement sèche, et à la fin de leur cycle de vie, nous pourrions fondre, centrifuger, et récupérer les particules pour les réutiliser."

Le processus de coloration à sec de l'équipe contribue à l'empreinte écologique relativement faible qu'aurait le polyéthylène s'il était utilisé pour fabriquer des textiles, disent les chercheurs. L'équipe a calculé cette empreinte en utilisant un outil d'évaluation du cycle de vie couramment utilisé par l'industrie textile. Tenant compte des propriétés physiques du polyéthylène et des procédés nécessaires à la fabrication et à la coloration des tissus, les chercheurs ont découvert qu'il faudrait moins d'énergie pour produire des textiles en polyéthylène, par rapport au polyester et au coton.

"Le polyéthylène a une température de fusion plus basse, vous n'avez donc pas besoin de le chauffer autant que d'autres matériaux polymères synthétiques pour fabriquer du fil, par exemple, " explique Boriskina. " La synthèse de polyéthylène brut libère également moins de gaz à effet de serre et de chaleur perdue que la synthèse de matières textiles plus conventionnelles comme le polyester ou le nylon. Le coton prend aussi beaucoup de terres, engrais, et de l'eau pour grandir, et est traité avec des produits chimiques agressifs, ce qui s'accompagne d'une énorme empreinte écologique."

Dans sa phase d'utilisation, le tissu en polyéthylène pourrait également avoir un impact environnemental plus faible, elle dit, car il nécessiterait moins d'énergie pour laver et sécher le matériau par rapport au coton et à d'autres textiles.

"Ça ne se salit pas parce que rien ne s'y colle, " dit Boriskina. " Vous pouvez laver le polyéthylène sur le cycle froid pendant 10 minutes, au lieu de laver le coton au cycle chaud pendant une heure.

L'équipe explore des moyens d'incorporer des tissus en polyéthylène dans des tissus légers, vêtements de sport à refroidissement passif, tenue militaire, et même des combinaisons spatiales de nouvelle génération, comme le polyéthylène protège contre les rayons X nocifs de l'espace.