Des tissus contenant de l'électronique flexible apparaissent dans de nombreux nouveaux produits, tels que des vêtements avec écrans intégrés et panneaux solaires. Plus impressionnant, ces tissus peuvent agir comme des peaux électroniques capables de détecter leur environnement et pourraient avoir des applications en robotique et en médecine prothétique. Chercheurs de l'Université des sciences et technologies King Abdullah (KAUST), Arabie Saoudite, ont maintenant développé des fils intelligents qui détectent la force et l'emplacement des pressions exercées sur eux.
La plupart des capteurs flexibles fonctionnent en détectant les changements dans les propriétés électriques des matériaux en réponse à la pression, Température, l'humidité ou la présence de gaz. Les peaux électroniques sont constituées de réseaux de plusieurs capteurs individuels. Ces baies nécessitent actuellement un câblage et une analyse de données complexes, ce qui les rend trop lourds, grande ou chère pour une production à grande échelle.
Yanlong Tai et Gilles Lubineau de la Division des sciences physiques et du génie de l'Université ont trouvé une approche différente. Ils ont construit leurs fils intelligents à partir de fils de coton recouverts de couches d'un des matériaux miracles de la nanotechnologie :les nanotubes de carbone à paroi simple (SWCNT).
« Les fils de coton sont une matière classique pour les tissus, ils semblaient donc un choix logique, " a déclaré Lubineau. " Les réseaux de nanotubes sont également connus pour avoir des propriétés piézorésistives, ce qui signifie que leur résistance électrique dépend de la pression appliquée."
Les chercheurs ont montré que leurs fils avaient une résistance réduite lorsqu'ils étaient soumis à des contraintes mécaniques plus fortes, et surtout, l'amplitude du changement de résistance dépendait également de l'épaisseur du revêtement SWCNT.
Ces découvertes ont conduit les chercheurs à leur plus grande percée :ils ont développé des fils d'épaisseur graduée avec une couche épaisse de SWCNT à une extrémité se rétrécissant à une couche mince à l'autre extrémité. Puis, en combinant des fils par paires, l'un avec une épaisseur graduée et l'autre avec une épaisseur uniforme, les chercheurs ont pu non seulement détecter la force d'une charge de pression appliquée, mais aussi la position de la charge le long des filetages.
"Notre système n'est pas la première technologie à détecter à la fois la force et la position des pressions appliquées, mais notre structure graduée évite le besoin de câblages d'électrodes compliqués, enregistrement et analyse de données lourdes, " dit Taï.
Les chercheurs ont utilisé leurs fils intelligents pour créer des réseaux bidimensionnels et tridimensionnels qui détectent avec précision des pressions similaires à celles auxquelles les personnes et les robots réels pourraient être exposés.
"Nous espérons que les peaux électroniques fabriquées à partir de nos fils intelligents pourraient bénéficier à tout robot ou prothèse médicale dans lesquels la détection de la pression est importante, comme les mains artificielles, " dit Lubineau.
