Des chercheurs de l’Université du Massachusetts à Amherst annoncent avoir mis au point un tissu capable de capter la chaleur corporelle pour alimenter de petites microélectroniques portables, telles que des suiveurs d’activité.
Dans une première édition en ligne de Advanced Materials Technologies, ils expliquent qu’en théorie, la chaleur corporelle peut produire de l’énergie en tirant parti de la différence entre la température corporelle et l’air ambiant plus froid, un effet «thermoélectrique». Les matériaux ayant une conductivité électrique élevée et une conductivité thermique faible peuvent déplacer de cette manière les charges électriques d’une région chaude vers une région plus froide.
Certaines recherches ont montré que de petites quantités d’énergie peuvent être récoltées sur un corps humain en huit heures par jour, mais les matériaux spéciaux nécessaires à l’heure actuelle sont très coûteux, toxiques ou inefficaces, soulignent-ils. Les chercheurs ont ici développé un moyen d’imprimer à la vapeur et à moindre coût des films polymères biocompatibles, flexibles et légers composés de matériaux abondants et quotidiens sur des tissus de coton ayant des propriétés thermoélectriques suffisamment élevées pour produire une tension thermique assez élevée, suffisante pour alimenter une petite dispositif.
Pour ce travail, les chercheurs ont tiré parti des propriétés de transfert thermique naturellement faibles de la laine et du coton pour créer des vêtements thermoélectriques capables de maintenir un gradient de température sur un dispositif électronique appelé thermopile, qui convertit la chaleur en énergie électrique même pendant de longues périodes de temps .
En particulier, ils ont créé leur thermopile tout tissu en imprimant à la vapeur un polymère conducteur connu sous le nom de poly (3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT-Cl) dopé de manière persistante sur un tissu de coton commercial . Ils ont ensuite intégré cette thermopile dans une bande portable spécialement conçue qui génère des tensions thermiques supérieures à 20 milliVolts lorsqu’elle est portée à la main.
Les chercheurs ont testé la durabilité du revêtement PEDOT-CI en frottant ou en lavant les tissus enduits à l’eau chaude et en évaluant les performances par micrographie électronique à balayage, qui ont montré que le revêtement “ne se fissure pas, ne se délamine pas et n’est pas lavé mécaniquement après avoir été lavé ou abrasé, confirmant ainsi la robustesse mécanique du PEDOT-CI imprimé à la vapeur. ”
Ils ont mesuré la conductivité électrique de surface des revêtements à l’aide d’une sonde personnalisée et ont constaté que le coton à armure plus souple affichait une conductivité supérieure à celle du matériau à tissage plus serré. La conductivité des deux tissus “est restée pratiquement inchangée après frottement et blanchissage”, ajoutent-ils.
Globalement, ils déclarent: «Nous montrons que le processus de revêtement en phase vapeur réactif crée des thermopiles textiles à la robustesse mécanique» avec «des facteurs de puissance thermoélectrique particulièrement élevés» à des différences de température basses par rapport aux dispositifs produits traditionnellement. “En outre, nous décrivons les meilleures pratiques d’intégration naturelle des thermopiles dans les vêtements, qui permettent de maintenir d’importants gradients de température sur la thermopile malgré l’usure continue.”
Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation et par la Fondation David et Lucille Packard.
Source: https://www.umass.edu – 23/01/19