Un tissu textile unique avec une émissivité thermique auto-ajustable

Le premier textile thermosensible a été créé, capable de réguler les échanges thermiques de notre corps avec l' environnement.

Notre corps absorbe ou perd de la chaleur sous forme de rayonnement infrarouge. À température ambiante, environ 40 % des échanges thermiques se font de cette manière. Le corps humain est un radiateur, et nous utilisons les vêtements pour réguler cette température. Différents tissus captent le rayonnement infrarouge et nous maintiennent au chaud ou au frais en régulant la température corporelle. Les scientifiques souhaitent depuis longtemps développer un tissu capable de libérer cette énergie, et non seulement de la capter, afin de maintenir notre corps à une température corporelle basse et passive. Cependant, les textiles ne réagissent pas aux variations de l' environnement extérieur et ne peuvent donc pas réguler simultanément le réchauffement et le refroidissement. Jusqu'à présent, le seul moyen pour l'être humain de s'adapter aux variations de température ambiante est de choisir et de porter des vêtements appropriés.

Un nouveau textile unique

Des scientifiques de l'Université du Maryland, aux États-Unis, ont créé un tissu innovant capable de réguler automatiquement la chaleur corporelle en fonction des conditions climatiques extérieures. Ce tissu est composé d'un fil thermosensible spécialement conçu (fibre polymère) dont les brins agissent comme une « porte » laissant passer ou bloquer la chaleur (ou le rayonnement infrarouge). Ce mécanisme fonctionne de manière très intelligente et unique. Par temps chaud et humide, les brins de la fibre se compactent et la fibre s'affaisse, ce qui permet d'ouvrir le tissage. Une fois « ouvert », le tissu active le refroidissement en laissant s'échapper la chaleur corporelle. On se sent alors plus frais, car le tissu réfléchit également la lumière du soleil. À l'inverse, par temps sec et froid, la fibre se dilate et resserre les mailles pour empêcher la chaleur de s'échapper, ce qui procure une sensation de chaleur. Ainsi, le tissu régule dynamiquement le rayonnement infrarouge en temps réel en fonction des conditions environnementales extérieures.

La technologie derrière

La nouveauté de ce tissu réside dans son fil de base, composé de deux matériaux synthétiques disponibles dans le commerce aux propriétés opposées : la cellulose hydrophile et les fibres de triacétate hydrophobes, qui absorbent ou repoussent l'eau. Les brins de la fibre sont recouverts d'un métal conducteur – des nanotubes de carbone légers – par un procédé similaire à la teinture en solution, couramment utilisée pour la teinture industrielle des fibres synthétiques. Grâce à ces propriétés duales, la fibre se déforme lorsqu'elle est exposée à l'humidité. Le couplage électromagnétique entre les nanotubes de carbone au sein du revêtement se modifie, agissant comme un « interrupteur régulateur ». En fonction de cette variation de couplage électromagnétique, le tissu bloque ou laisse passer la chaleur. La personne qui porte le tissu ne perçoit pas ce fonctionnement, car le tissu agit instantanément, en moins d'une minute. Il détecte automatiquement le niveau d'inconfort thermique et peut moduler la chaleur émise de 35 % en fonction de l'humidité sous la peau.

Dans une expérience pratique, l'équipe a tricoté un échantillon de 0.5 m2 pour montrer l'évolutivité pour la fabrication future. Le changement d'espacement des fibres dans des conditions humides et sèches a été capturé en temps réel à l'aide de la microscopie confocale à fluorescence et d'un échantillon de tissu teint par fluorescence. Pour quantifier les performances des fibres, ils ont utilisé un spectromètre IR à transformée de Fourier attaché à une chambre environnementale à humidité variable contenant un petit morceau de tissu. Ils ont observé que le tissu pouvait atteindre un changement relatif de 35 % dans la transmission infrarouge. Le tissu pouvait passer efficacement du mode refroidissement au mode chauffage en moins d'une minute dans toutes les expériences.

Est-ce pratique comme de vrais vêtements ?

Un nouveau tissu a été créé pour la première fois. Il permet de rester au chaud par temps frais et sec, et au frais par temps chaud et humide. C'est fascinant ! Ce tissu peut être tricoté, teint et lavé comme les vêtements de sport classiques. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour le rendre plus pratique et adapté à un usage quotidien. Les chercheurs espèrent collaborer prochainement avec une entreprise de fabrication pour produire des vêtements à partir de ce nouveau tissu. Cette découverte, publiée dans la revue Science, est novatrice et prometteuse. Un tel tissu pourrait être bénéfique aux athlètes, aux sportifs, aux nourrissons et aux personnes âgées en leur offrant le confort et la sensation de vêtements ordinaires.

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Sources)

Zhang XA et al 2019. Gating dynamique du rayonnement infrarouge dans un textile. Science. 363 (6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217

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