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Les textiles du futur

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Béatrice Bilger

on 24 March 2014

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Transcript of Les textiles du futur

Les textiles du futur

introduction
protection
Les microcapsules au service du bien-être
Textile de divertissement
texte introductif
Dans les laboratoires se préparent et se conçoivent les matériaux que nous utiliserons demain.
problématique
En quoi les textiles du futur pourrons-t-ils améliorer notre vie au quotidien ?
plan
Dans un premier temps, nous parlerons des textiles qui peuvent nous proteger puis des textile pouvant assurer notre bien-etre puis des textiles de la santé et en dernier les textiles divertissants
Anti UV
Hydrophobe
Textile ignifuge
Un textile ignifuge est une textile ininflammable, un vêtement de protection contre la chaleur et les flammes.
Dans cette partie, nous allons parler plus particulierement de l'effet lotus . En effet, le lotus est une plante dont les feuilles sont tres peu mouillées par l'eau mais aussi toutes sortes de produits liquide tel que de l'huile, du liquide vaisselle ou encore du miel...
On peut alors deviner l'interet de l'industrie à synthétiser ces matériaux.
Depuis une dizaine d'années, de nombreux chercheurs essayent de recréer cette texture . Se fournissant de surface à plots microscopique dont on peut ajuster les paramètres comme la hauteur, le diamètre, la distance séparant les plots. Si on maîtrisent cette technique, on peut élaborer des revêtement antibuées ou encore des vestes imperméables.
...
Une bonne centaine de méthodes on été proposées pour réaliser de telles structures comme par exemple; en passant un morceau de céramique au-dessus de la flamme de l'allumette, il noirçit en se couvrant de suie. La suie étant un agglomérat de microparticules de carbone qui structure donc la surface du verre tout en la rendant hydrophobe.
De ce fait, une goutte d'eau posée sur de la
suie a un angle très supérieur à 120° de
l'ordre de 160° à 170°.
Lorsqu'une goutte d'eau millimétrique est posée sur une surface hydrophobe lisse comme le téflon (a), l'angle de contact entre la goutte et son support solide est à peine supérieur à 90°. Cet angle atteint 160° sur la deuxième surface, celle-ci en silicium couvert de polymère fluoré est hérissée d'un réseau ordonné de plot de taille mcrométrique. Ce réseau qui explique les irisations rend la surface super hydrophobe.
De nombreuss substances naturelles autres que le lotus ont cette propriété de super hydrophobie comme la tulipe, le magnolia ou encore le canard qui sort de l'eau entièrement sec.
Leur analyse physico-chimique a montré qu'elles résultent toutes de la juxtaposition d'une chimie favorable( des cires le plus souvent ) et de microstructures.
Nous avons la chance d'avoir très près de chez nous une entreprise, la société Kermel, leader européen sur le marché des fibres aramides pour les vêtements de protection contre la chaleur, les flammes et l'arc electrique.
en effet , la fibre aramide est une classe de matériaux résistant à la chaleur. Les fibres sont obtenues par filage à partir d'une dissolution.
Aramide filée
Entreprise Kermel
La fibre Kermel est une fibre de type polyamide-imide, classée dans la famille des aramides.
Elle est iniflammable par nature et de façon inaltérable grâce à une structure chimique comportant une forte proportion de noyaux aromatiques et de doubles liaisons conjuguées.
Chaîne moléculaire de l'aramide
/ Chaîne moléculaire de la fibre Kermel
Pour qu'un textile soit ignifuge il faut...
Que le tissu soit thermostabilisé
En effet, pour qu'un textile soit ignifuge, il faut aussi que quand il chauffe, il ne fonde pas et ne brûle pas. La thermostabilité entre en jeux. C'est une notion de conservation des caractériqtiques mécaniques et dimensionnelles pour un couple temps/température donné.
Pour un vêtement de protection, tenir pendant quelque seconde à des températures pouvant dépasser 1000 °C est une question de survie.
Qu'il ne rejette pas beaucoup de gaz
Il faut également un très faible dégagement gazeux pour ne pas abimer la santé des personnes portant le vetement et ceux autour de la personne.
En effet, cette question est réellement importante si on se trouve dans un millieu clos et confiné (dans un avion ou un train par exemple).
Que le tissu soit Ininflammable
La mesure physique permettant de qualifier l'inflamabilité d'un matériaux est l'Indice Limite d'Oxygène (ILO) .
Pour qu'une combustion atmosphérique est lieu, le ILO doit être inférieur à la teneuren oxygène de l'air (environ 21%) .

La fibre Kermel est très performante dans ce domaine.
Elle ne fond pas et ne brûle pas lorsqu'elle est soumise à forte température. Une exposition à de fortes températures provoque simplement une carbonisation lente du polymère.
Textile d'invisibilité
Rappelez-vous du film "L'homme invisible" ou encore de la cape d'invisibilité d'Harry Potter. L'invisibilité est un phénomène que l'on croyait seulement possible à Hollywood mais est en voie d'être maîtrisée par l'Homme. En effet, l'invisibilité est une technologie qui intéresse au plus au point notre société notamment l'armée, les scientifiques et les physiciens
Mieux que le mimétisme du caméléon, l'invisibilité se base sur l'homochromie, c'est-à-dire la propriété d'un corps à "se fondre dans le décors".
Textile qui change de couleur lorsqu'on l'étire
Un tissu extensible qui change de couleur quand on l’étire a été mis au point grâce à l’utilisation d’encre réalisée à base de cristaux imprimée à l’aide d’une imprimante capable de moduler le voltage.
De nombreuses méthodes permettent en théorie d'obtenir cet effet. Toutefois, les applications restent à ce jour encore très très rares
L'une d'entre elle consiste à exploiter la technologie dite plasmonique fondé sur le couplage photon-plasmon, un nuage éléctronique oscillant.
En effet, en septembre 2007, Vladimir Shalaev et son équipe de l'Université américaine de Purdu ont fabriqués le premier appareil d'invisibilité plasmique appliqué au spectre visible. Mais n'en espèrez pas beaucoup car le dispositif ne fonctionne qu'en 2D, en lumière monochromatique cyan, à très petite échelle et que sur les objets en or.
Des scientifiques de l'Universitée de Tufts et de Boston revendique la première cape d'invisibilité. Cette cape présente une structure microscopique en soie, recouverte d'or. Le textile ainsi formé est un méta matériau, c'est-à-dire un matériau composite artificiel possédant des propriétés électromagnétiques.
Ce méta matériau fonctionne avec des fréquences téarhertz (ondes compris entre les ondes radio et la lumière infrarouge).


Ces chercheurs sont toutefois parvenus à agir sur les plasmons avec suffisamment d'efficasité pour les diriger autour de l'objet à dissimuler mesurent 10 microns de diamètre, le rendant invisible.
Ce processus d'interaction lumière/matière est très efficace en therme d'énergie par le volume.
Cette technologie peut être utilisé dans le domaine de l'optique guidée pour par exemple permettre de localiser et diriger une onde lumineuse dans des espaces très inférieur à sa longueur d'onde.
Cependant les chercheurs reconnaissent que l'appareil ne pourra pas être parfaitement invisible et se système ne fonctionne pas pour des objets tridimentionnels.
Le principe se base sur un appareillage électronique fixé sur la face arrière de l'objet à dissimuler et capable de traiter la lumière du paysage afin de rendre l'objet artificiellement transparent.
Contrairement au précedent système, si cette technique fonctionne dans le spectre visible, elle peut également être adaptée aux ondes radars et aux infrarouges, transformant les objets et personnes en corps "furtifs" comme le disent les militaires.Cette matiére est qualifiée de « quantique furtive »
En 2008, la société Canadienn HyperStealt Bioltechnology spécialisée dans les tissus de camouflage à des militaire américains et canadiens une cape d'invisibilité. Les composants de cette matière dont le brevets son tenus secrets son capable de courber les ondes électromagnétiques autour du sujet dans les ondes visibles, infrarouges (vision nocturne) et thermiques, rendant le sujet qui le porte invisible comme on peut le voir ci-dessous.
Alors qu'auparavant, les surfaces non adhérentes étaient généralement créées par un
coating de téflon, le biomimétisme a poussé plus récemment à étudier des textures de
surface à effet lotus et à créer des topographies de surfaces fortement hydrophobes.
Sur celles-ci, les bulles d'air restent piégées dans la rugosité, ce qui réduit fortement
l'angle de contact de l'eau avec le solide. L'eau perle puis roule loin de la surface.
Des chercheurs du Brookhaven National Laboratory ont mis en évidence pour la
première fois ces microbulles d'air qui empêchent l'eau de mouiller la surface.
Cette surface est non seulement hydrophobe, mais aussi « oléophobe », c'est-à-dire qu'elle repousse les liquides organiques tels que les alcools ou les hydrocarbures, qui restent sous forme de gouttes. Des surfaces « superhydrophobes » avaient déjà été obtenues en imitant la surface de la fleur de lotus, composée de millions de minuscules plots qui emprisonnent l'air, limitant le contact entre l'eau et la surface : c'est « l'effet lotus ». Mais celui-ci n'était pas efficace vis-à-vis des liquides organiques. Des chercheurs américains ont modifié ces plots, pour leur donner la forme de champignons. Ils emprisonnent ainsi davantage d'air, et deviennent encore plus efficaces. Ainsi, même les liquides « mouillants » ne peuvent pas pénétrer. Reste à pallier l'inconvénient principal de toutes ces surfaces « microtexturées » : leur fragilité mécanique.
Surface oléophobe
Surface d'une feuille de lotus
Matériaux texturé par un motif en plot
D'un côté, cette cape fait rêver, cependant, cela peut aussi devenir dangereux...
En effet, au niveau des particuliérs, cela rendrait les gens totalement anonyme et on pourrais ne plus avoir la respnsabilité de nos actes. Mais aussi pour les sociétés, une armée invisible cela donne aucune chance à l'armée adverse.
Hormis l'espionnage, une meilleur maîtrise de l'invisibilité pourrait

Lorsque le matériau est tordu, plié ou étiré, l’espace entre les sphères rétrécit ou augmente si bien que le tissu reflète différentes longueurs d’ondes.
Thermorégulateur
"Un T-shirt qui réchauffe quand il fait froid et qui rafraîchit lorsqu'il fait chaud" .Cette nouvelle sorte de textiles a été mise au point tout d’abord par la NASA dans le but de protéger les astronautes des variations thermiques dans l’espace.

Il existe plusieurs procédés d'application de la technologie . Cela dépend, tout simplement, du produit final, de l'effet souhaité et de la performance recherchée :

L'enduction
Dans la fibre
Matrix Infusion Coating
Matelas
vêtements de sports
Sous-vêtements
Auto-cicatrisant
Des textiles dits autocicatrisants peuvent s’autoréparer et retrouver leurs fonctionnalités grâce à des réactifs qui leur sont directement accessibles. Ils sont alors plus durables.
L'encapsulation
Réseau vasculaire
Instrinsèque
La capacité d’autoréparation des matériaux à cicatrisation intrinsèque est inscrite dans le réseau chimique du polymère, et ne dépend pas d’un agent cicatrisant stocké séparément. Les réparations s’effectuent grâce à des mécanismes moléculaires, tels que la création de liaisons hydrogène et l’enchevêtrement des chaînes du polymère. Grâce à ces mécanismes réversibles, des réparations multiples sont possibles.
Chaque réparation nécessite au moins deux réactifs : Un agent cicatrisant
Un agent polymérisant grâce auquel le premier se solidifie
Ce type de matériau ne nécessite donc pas d’agent cicatrisant et ainsi les problèmes de compatibilité des substances. En revanche, le défi est d’obtenir les propriétés chimiques et optiques désirées. De plus, l’autocicatrisation intrinsèque tend à être moins efficace car la restauration des liaisons chimiques nécessite une grande proximité entre les surfaces fissurées.
Les résultats de l'autocicatrisation
Quoi qu’il en soit, l’autocicatrisation devrait prolonger la durée et diminuer les coûts d’entretien du tissu. Les perspectives de l’autocicatrisation sont innombrables comme par exemples les tissus résistants à la décoloration…
1 cm² de cette cape renferme 10 000 résonnateurs d'or, cette structure peut absorber, réfléchir ou déformer la lumière autour de l'objet.
En temps normal, ces ondes éléctromagnétiques traversent la soie, mais ici avec les résonnateur d'or, elles renvoient la lumière.
Pour les applications ou cette question est réellement imporatante, Kermel à une solution particulièrement adéquate car la fibre dégage des gaz de pyrolyse à très faible teneur en toxiques (HCN et CO ), et l'opacité est très basse.
Certaines fibres textiles sont naturellement ininflammables comme la fibre de verre ou encore la fibre aramide.
D'autres sont un peu inflammables comme la laine, la soie, la polyamide et le polyester ou certaines sont très inflammable comme le coton, le viscose, le chanvre et l'acrylique.
Chaussures, bottes en caoutchou, semelles..
Doublure des vestes, des gants
Couettes, matelas
fauteuils
couvertures, draps
sous-vêtements
gants, bonnets, cagoules
chaussettes
Trois types d'auto-cicatrisation :
Utilisation de polymères à changement de phases
Solide à une température inférieure à 30°C

Il passe sous forme liquide à des températures supérieures

Avec un système de microencapsulation :

40 à 100 % d'éfficacité
Avec un système à cicatrisation intrinsèque :

Après 10 minutes, 90 à 100 % d'éfficacité
Pour fabriquer des fils synthétiques, on utilise des polymères. Ces chaînes de molécules sont fondues pour ensuite être transformé en fils.
La fibre Kermel à un ILO de 30-32% et ne peut donc pas brûler dans l'air

"Va prendre tes leçons dans la nature, c'est là qu'est notre futur"

Léonard de Vinci
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