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Vêtements intelligents : un T-shirt transformé en batterie

ActualitéClassé sous :technologie , batterie , Université de Caroline du Sud

En procédant à plusieurs traitements chimiques de la fibre de coton d'un T-shirt acheté dans le commerce, une équipe de chercheurs de l'University of South Carolina aux États-Unis est parvenue à utiliser le tissu comme source de stockage d'énergie. Si la technique n'est pas nouvelle, le procédé employé ici est à la fois moins onéreux et plus respectueux de l'environnement.

Xiaodong Li tient dans ses mains un échantillon de coton traité qui a conservé sa souplesse après le traitement qui le transforme en source de stockage d’énergie. © University of South Carolina/Advanced Materials

Les vêtements intelligents sont considérés comme l'une des prochaines grandes révolutions de l'électronique mobile. L'électronique souple, ce que les Anglo-Saxons nomment wearable electronics, promet d'intégrer des moyens de communication et d'information ou encore des capteurs biométriques dans des pulls, T-shirts, vestes ou pantalons classiques. L'un des défis techniques à relever concerne la source d'alimentation. Créer une batterie souple qui s'intègre sans gêner un vêtement est une véritable gageure. L'une des solutions consiste à transformer le tissu lui-même en lieu de stockage d’énergie en procédant à divers traitements chimiques. Des chercheurs de l'University of South Carolina ont transformé la fibre de coton d'un T-shirt acheté dans le commerce de façon à ce qu'elle stocke une charge électrique.

Pour cela, Xiaodong Li et son équipe ont fait tremper le tissu dans une solution de fluorure puis l'ont fait cuire à haute température en retirant l'oxygène dans le four pour éviter que la matière ne s'enflamme. Au bout de cette première étape, la cellulose du tissu s'est transformée en charbon activé et cela sans pour autant perdre sa souplesse.

À l’image, la photo du T-shirt en coton acheté dans le commerce qui a servi à l’expérience menée par Xiaodong Li de l’University of South Carolina. Les gros plans montrent un échantillon de tissu après le traitement initial dans une solution de fluorure (a) qui conserve sa souplesse (b). Les images suivantes (d et e) sont une vue grossie au microscope des fibres transformées en charbon activé. © University of South Carolina/ Advanced Materials

Les chercheurs ont ensuite utilisé des petits morceaux de ce tissu traité comme une électrode, constatant qu'ils pouvaient faire office de condensateurs pour stocker une charge électrique. Dans un article publié dans Advanced Materials, Xiaodong Li affirme que son tissu ainsi activé agit comme un supercondensateur ou condensateur à double couche qui offre une densité de puissance beaucoup plus importante qu'un condensateur normal. Et en ajoutant une couche de particules d'oxyde de manganèse de seulement quelques nanomètres d'épaisseur, l'équipe du laboratoire de l'University of South Carolina est parvenue à améliorer la résilience de ce tissu hybride.

Tissu intelligent : 5 % de perte malgré des milliers de cycles

Ainsi, après plusieurs milliers de cycles charge-décharge, la perte de performance n'excède pas 5 %. De quoi donc envisager sérieusement d'utiliser ce procédé pour alimenter de l'électronique souple ou pourquoi pas un appareil mobile comme une tablette ou un smartphone. Transformer le tissu en moyen de stockage d'énergie n'est pas nouveau. Il y a un an et demi de cela, des chercheurs de la Stanford University avaient déjà transformé du tissu en batterie après un traitement avec des nanotubes de carbone monofeuillets puis en déposant des particules d'oxyde de manganèse.

Mais le professeur Li souligne que son avancée concerne le procédé de traitement du tissu pour obtenir du charbon activé, qui est moins onéreux et moins nocif. « Les méthodes précédentes utilisaient de l'huile et des produits chimiques nocifs pour l'environnement. Ces procédés sont compliqués et produisent des effets secondaires. Notre méthode n'est pas chère et respectueuse de l'environnement », assure-t-il. Reste désormais à en venir à la phase expérimentale concrète avec des tests en conditions réelles. Sollicité par Futura-Sciences, le professeur Li n'a malheureusement pas répondu aux questions concernant les prochaines étapes de son travail...

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