Des patches électroniques thermocollants permettent une intégration facile des circuits dans les tissus.
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Les patches thermocollants permettent de réparer les vêtements ou de personnaliser sacs à dos et chapeaux. Désormais, ils pourraient aussi alimenter des objets connectés. Des chercheurs, dont les travaux sont publiés dans ACS Applied Materials & Interfaces, ont combiné du métal liquide et un adhésif thermosensible pour créer un patch conducteur qui adhère au tissu lorsqu'il est chauffé avec un fer à repasser. Lors de démonstrations, des circuits thermocollés sur un carré de tissu ont permis d'allumer des LED et de fixer un microphone thermocollant sur une chemise.
« Les textiles électroniques et les dispositifs portables offrent des possibilités d'applications variées, allant des soins de santé et de la surveillance environnementale à la robotique et aux interfaces homme-machine. Nos travaux font progresser ce domaine prometteur grâce à la création de dispositifs électroniques souples thermocollants, intégrables rapidement et efficacement à une large gamme de tissus », explique Michael D. Bartlett, chercheur à Virginia Tech et auteur principal de l'étude.
Défis et nouvelle approche des textiles électroniques
La souplesse et la douceur des tissus rendent difficile l'intégration de circuits électriques dans les vêtements intelligents et les technologies portables. Par exemple, les circuits imprimés à l'encre conductrice peuvent être endommagés par les intempéries, et l'insertion de circuits en métal liquide entre des feuilles de polymère offre une protection, mais pas d'extensibilité. C'est pourquoi Bartlett et ses collègues ont exploré une approche différente : combiner métaux liquides et caoutchouc pour créer un film extensible, thermocollant et conducteur d'électricité, qui peut être appliqué sur du tissu.
Michael Bartlett et son équipe ont incorporé des gouttelettes microscopiques d'un alliage gallium-indium dans un mélange de polyuréthane, puis ont coulé le composite obtenu en une fine couche. Après un séchage à l'air libre pendant une journée, une feuille souple et élastique, conductrice d'électricité, s'est formée. Ils ont ensuite thermocollé de petits rectangles de ces feuilles sur différents tissus (polyester à armure toile, sergé de coton, élasthanne tricoté et jersey). Le polymère contenu dans les patchs conducteurs a créé de fortes liaisons avec les fibres, assurant la cohésion des couches une fois refroidies.
Pour démontrer les applications potentielles du circuit thermocollant, les chercheurs ont créé deux prototypes :
- Le logo de leur université, imprimé au fer sur un morceau de tissu, comportait cinq LED. Le circuit flexible maintenait les LED allumées malgré des pliages, torsions et étirements répétés.
- Un microphone filaire extensible, dissimulé dans une chemise, est alimenté par un circuit thermocollant qui transmet le signal audio sous le vêtement vers un enregistreur externe. Ce microphone thermocollant capte les sons sur toute la gamme de fréquences audibles par l'oreille humaine, avec des performances comparables à celles d'un microphone traditionnel, tout en étant beaucoup moins encombrant.
Cette technologie de patchs conducteurs ne se limite pas à la fixation de composants rigides comme les LED. Les chercheurs affirment qu'elle pourrait également être intégrée à des circuits souples, des robots souples et d'autres dispositifs électroniques portables.