Grâce à une nouvelle méthode, développée dans le cadre d’un projet de doctorat à l’Université de Borås, en Suède, plusieurs étapes du processus de production de textiles intelligents et fonctionnels peuvent être supprimées.
Les procédés d’impression conventionnels utilisés aujourd’hui, tels que la technologie des écrans ou à jet d’encre, nécessitent de grandes quantités d’énergie, d’eau et de produits chimiques. La méthode qui a été développée offre une grande flexibilité dans le processus de production.
La doctorante Razieh Hashemi Sanatgar a, dans le cadre de son projet de recherche, mis au point un nouveau matériau polymère doté de propriétés électriquement conductrices, utilisé comme matériau d’alimentation dans l’imprimante 3D. C’est un nanocomposite, un mélange de polymère dans lequel elle a mélangé des nano-charges électriquement conductrices, notamment des nanotubes de carbone et du noir de carbone. Elle a également mené une étude systématique sur la manière dont différents mélanges de ces nanocomposites s’attachent au textile et sur les propriétés obtenues.
L’un des défis du projet consistait à obtenir et à conserver les propriétés souhaitées des filaments d’imprimante électriquement conducteurs électriquement après le passage du filament dans l’imprimante 3D. Un autre défi était la manière dont les polymères et les nanocomposites adhèrent à différents matériaux textiles.
Le but de cette étude est d’exploiter les fonctionnalités des nano-Composites Polymères Conducteurs (CPC) imprimés en utilisant la technologie FDM (modélisation par dépôt de monofilament en fusion) pour le développement de textiles fonctionnels et intelligents. L’objectif à terme est de développer une méthode de production intégrée et sur mesure pour des textiles intelligents et fonctionnels, afin d’éviter toute utilisation d’eau, d’énergie et de produits chimiques inutiles et de minimiser les déchets dans le but d’améliorer l’empreinte écologique et la productivité.
La contribution apportée par cette thèse consiste en la création et la caractérisation de filaments CPC imprimables en 3D, le dépôt de polymères et de nanocomposites sur des tissus et l’étude des performances en termes de fonctionnalité des couches de CPC imprimées en 3D. Dans un premier temps, elle a créé des filaments de CPC imprimables en 3D, notamment des nanotubes de carbone à parois multiples (MWNT) et du noir de carbone à haute structure (Ketjenblack) (KB), incorporés dans de l’acide polylactique (PLA) à l’aide d’un procédé de mélange à l’état fondu.
Deuxièmement, les polymères et les nanocomposites ont été déposé sur des tissus à l’aide d’une impression 3D poru étudier leur adhérence aux tissus.
Enfin, les performances des couches de CPC imprimées en 3D ont été analysées sous tension et force de compression appliquées. La variation de la valeur de la résistance correspondant à la charge appliquée permet d’évaluer l’efficacité des couches imprimées en tant que capteur de pression / force.
Les résultats ont montré que les nanocomposites à base de PLA, y compris MWNT et KB, sont imprimables en 3D. Ils peuvent être potentiellement utilisés dans l’électronique portable, la robotique molle et la fabrication de prothèses, où une conception complexe, multidirectionnelle et personnalisable est nécessaire, dans la production de bandages intelligents, de gants de réalité virtuelle, etc.
Le projet de doctorat a été mené dans le cadre du programme de doctorat Erasmus Mundus sur la gestion durable et le design textile (SMDTex) .
Source: http://hb.diva-portal.org/ – 09/2019
Image: Razieh Hashemi Sanatgar