Des scientifiques de l’Université de Virginie, en collaboration avec des scientifiques des matériaux de Penn State, de l’Université du Maryland et du National Institute of Standards and Technology, ont inventé un “effet de commutation” de la conductivité thermique et des propriétés mécaniques qui peut être incorporé dans la fabrication de matériaux tels que les textiles et les vêtements.
En utilisant les principes de transfert de chaleur associés à un biopolymère inspiré des anneaux du calmar, l’équipe a étudié un matériau capable de réguler de manière dynamique ses propriétés thermiques – basculement entre isolation et refroidissement – en fonction de la quantité d’eau présente.
L’invention est très prometteuse pour toutes sortes de nouveaux dispositifs et matériaux avec la capacité de réguler la température et le flux de chaleur à la demande, y compris les tissus “intelligents”. Par exemple, dès que le porteur commence à transpirer, le matériau peut s’hydrater et augmenter instantanément sa conductivité thermique, permettant à cette chaleur corporelle de s’échapper à travers le matériau et de refroidir l’athlète. L’effort terminé et la sueur évaporée, le matériau pourrait revenir à un état isolant et réchauffer le porteur.
Les vêtements fabriqués à l’aide de cette technologie seraient un pas en avant par rapport à ce qui est disponible sur le marché aujourd’hui en raison de la gamme extrêmement étendue de capacités techniques des matériaux. Par exemple, la laine polaire nécessite généralement différents poids pour s’adapter à différentes combinaisons de températures et de niveaux d’activité. Le nouveau matériau pourrait accueillir toute une gamme de scénarios sportifs dans un même vêtement. La laine polaire est considérée comme étant un état passif et respirant, mais le biopolymère évacuerait activement la chaleur du vêtement.
“Bien que la réalisation de tissus intelligents sur les plans thermique et mécanique soit une avancée majeure de ce travail, la capacité à fournir une modification aussi importante et réversible de la conductivité thermique d’un matériau ” à la demande “peut potentiellement changer les règles du jeu“, a déclaré Hopkins, Ph. Tom. .RÉ. conseiller et co-responsable de cet effort de recherche avec le professeur Melik Demirel à Penn State. “On suppose généralement que la conductivité thermique des matériaux est une propriété intrinsèque statique d’un matériau. Ce que nous avons montré, c’est que vous pouvez” changer “la conductivité thermique d’un matériau de la même manière que d’allumer et d’éteindre une lumière via un interrupteur sur le mur, au lieu d’utiliser de l’électricité, nous pouvons utiliser de l’eau pour créer cet interrupteur, ce qui offrira des moyens dynamiques et contrôlables de réguler la température et / ou le flux de chaleur des matériaux et des appareils”.
“La magnitude de ce rapport de conductivité thermique est suffisamment grande pour pouvoir envisager des applications incluant non seulement des tissus intelligents, mais également un recyclage plus efficace de la chaleur perdue pour créer de l’électricité, permettant ainsi de créer des dispositifs électriques autorégulants thermiquement ou de créer de nouvelles voies pour la production d’énergie éolienne et hydroélectrique. ”
Le processus de création de matériaux “programmables” pourrait être une bonne nouvelle pour les fabricants et l’environnement. Habituellement, les entreprises textiles doivent s’appuyer sur différents types de fibres et différents procédés de fabrication pour créer des vêtements aux attributs variés, mais l’optimisation de ces matériaux permet de créer des attributs isolants et rafraîchissants à partir du même processus. Cela pourrait entraîner une réduction des coûts de fabrication et des émissions de carbone.
Source: https://engineering.virginia.edu/ – 08/2018