Quel peut être le point commun entre un rideau en lin brillant, le dernier K-Way à la mode, et un nouveau capteur pour vêtement intelligent? Réponse: l’intégration du métal dans la conception du produit !
Pour rappel, les textiles métalliques/métallisés peuvent être classés en deux familles :
- Les textiles incorporant des composants métalliques tels que fils métalliques dans la structure textiles, des films métalliques/ films métallisés contre-collés sur le textile
- Les textiles métallisés obtenus par dépôts de métal sur les surfaces textiles qui font appel à des technologies issues d’autres secteurs comme la métallurgie, l’orfèvrerie, l’électronique ou du packaging et que l’on transfère vers le textile
La métallisation des textiles implique le dépôt de particules métalliques sur des surfaces textiles, créant ainsi des tissus métallisés. À l’heure actuelle, quatre types de technologies de traitement métallisé sont appliqués aux textiles :
- Dépôts électrolytiques : dépôt de métal sur un textile conducteur en plein bain par l’application d’un courant électrique (galvanoplastie)
- Dépôt electroless : métallisation par voie liquide (sans courant) : soit par dépôt autocatalytique (sensibilisation, activation et dépôt), soit par pulvérisation Dynamique « Jet Metal »
- Evaporation thermique : vaporisation sous vide d’un métal à l’état fondu
- Dépôt PVD (Physical Vapor Deposition – Magnetron Sputtering ) : dépôt sous vide d’un métal sur un textile à l’aide d’un plasma
Concernant la finalité de la métallisation, celle-ci permet de développer des fonctions diverses, comme :
- du blindage électromagnétique
- de l’électroconductivité
- de l’antistatisme
- des propriétés antibactériennes
- une fonction thermoréfléchissante
- ou encore des effets purement décoratifs.
Par exemple, dans un esprit haute couture, l’intemporel K Way a été présenté en collaboration avec la société de mode Maje, qui a parié sur la remise au goût du jour du mythique imperméable, avec notamment une déclinaison du modèle en gris métallisé. Plusieurs sociétés proposent déjà des solutions techniques de métallisation sur le marché, telles JetMetal, Rexor, Vandenhove, ou encore Diatex.
Côté recherche et développement, en France, l’Institut Français du Textile et de l’Habillement utilise actuellement une machine de métallisation PVD basse pression sur l’un de ses plateaux techniques. Le dépôt sous vide par plasma à basse pression est basé sur un système de dépôt physique en phase vapeur (PVD) par pulvérisation cathodique magnétron (magnetron sputtering). Cela permet de déposer une couche métallique ultra-mince (de quelques dizaines de nanomètres à quelques microns) sur un support à partir d’une cible de métal, sur toutes surfaces souples : naturelles ou synthétiques, papier, films polymères ou textiles. C’est un procédé qui se veut éco-responsable : pas d’eau (hors circuit de refroidissement), pas de traitement thermique, peu de produits chimiques utilisés. Le contrôle des propriétés des couches déposées (nature, épaisseur, homogénéité, composition) est très précis, sans modification des propriétés intrinsèques du support (toucher, souplesse, respirabilité). les propriétés recherchées sont diverses selon le support utilisés: décoration, brillance, antibactérien, biocompatibilité, confort thermique, protection ( UV, électromagnétisme), antistatique, conductivité, anti-abrasion, anti-corrosion. L’IFTH exploite les propriétés de cette machine notamment dans le cadre du projet METAL2PRO, un projet R&D de l’Institut Carnot MiCA , en collaboration avec IS2M ; mais également dans le cadre du projet de recherche MeTex (Conception de revêtements MEtallique conducteur et réfléchissant sur TEXtiles), projet coordonné par l’Institut de sciences des matériaux de Mulhouse.
Dans le monde, plusieurs centres de recherche s’intéressent à la métallisation, en particulier pour les travaux sur textiles électroniques et instrumentés. Par exemple, une équipe de l’Université Polytechnique de Hong Kong (PolyU) a évalué les propriétés et potentialités de tissus réalisés à partir de fils de coton métallisés. Leur procédé de fonctionnalisation du coton consiste dans un premier temps à recouvrir les fibres d’une couche d’adhésion à base de silane, à greffer ensuite sur les fibres modifiées des chaînes macromoléculaires (ramifications) par polymérisation radicalaire, puis à métalliser ces greffons par dépôt autocatalytique. Tout ce protocole serait compatible avec les traitements conventionnels d’ennoblissement, de teinture et d’impression au cadre. La métallisation a été réalisée avec du cuivre, mais pourrait également s’envisager avec de l’or, de l’argent ou du nickel. Et dernièrement, une équipe de chercheurs de l’Institut Wyss pour l’ingénierie biologiquement inspirée et de la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) de l’Université d’Harvard a créé un capteur capacitif doux très sensible en silicone et en tissu fléchit avec le corps humain pour détecter de manière discrète et précise le mouvement. La technologie de l’équipe Wyss se compose d’une fine feuille de silicone (un matériau peu conducteur) intercalé entre deux couches de tissu conducteur plaqué argent (un matériau hautement conducteur), formant un capteur capacitif. Ce type de capteur enregistre le mouvement en mesurant le changement de capacité ou la capacité de maintenir la charge électrique du champ électrique entre deux électrodes. Baptisé shieldex, ce type de développement présentent ainsi un potentiel intéressant pour les textiles intelligents (cf video).
Enfin, des scientifiques allemands de l’Université de Dresde ont développé une technique de métallisation à l’échelle laboratoire de fils de para-aramides (Twaron®) enroulés sur des bobines de teinture cylindriques. Le procédé chimique en voie aqueuse a permis de déposer une couche micrométrique et régulière d’argent sur les fils. Selon les chercheurs, ce type de traitement pourrait être envisagé sur d’autres fibres à hautes performances pour les rendre électriquement conductrices.
Source: IFTH, le 28/09/17