Des chercheurs ont conçu un textile innovant capable, uniquement grâce à l’énergie solaire, de faire grimper sa température de 20 °C à plus de 50 °C en seulement dix minutes. Ce matériau ingénieux absorbe le rayonnement du soleil pour se réchauffer naturellement, tout en modifiant sa couleur sous l’effet de la chaleur. Ce tissu, retenant très efficacement la chaleur et s’adaptant aux variations de température grâce à des nanoparticules photothermiques, pourrait ainsi permettre de concevoir des vêtements adaptés aux climats extrêmes.
La conversion photothermique, soit la transformation du rayonnement solaire en chaleur, est principalement exploitée dans le secteur de l’énergie. Cette chaleur peut notamment être utilisée pour alimenter des systèmes de chauffage ou des applications industrielles. Cependant, une récente étude a exploré une autre application : le textile.
En intégrant des nanoparticules photothermiques, une équipe de l’Université de Waterloo, au Canada, a mis au point un « tissu intelligent » capable d’élever sa température sous le seul effet du soleil. Cette innovation pourrait permettre la conception de vêtements destinés à protéger les personnes exposées à des conditions climatiques extrêmes. Les résultats des travaux de recherche et développement ont été publiés dans la revue Advanced Composites and Hybrid Materials.
Des nanoparticules photothermiques et des colorants thermochromiques
Le textile repose sur un matériau bien connu du secteur : le polyuréthane thermoplastique (TPU). Couramment utilisé dans la fabrication de vêtements imperméables et sportifs, ce polymère est prisé pour sa flexibilité et sa résistance.
Les chercheurs l’ont choisi comme matrice pour y intégrer des nanoparticules photothermiques, en l’occurrence de la polyaniline (PANI) et de la polydopamine (PDA). Bien que ces éléments ne représentent que 0,5 % du matériau final, ils jouent un rôle essentiel en assurant la conversion de la lumière en chaleur.
« Les nanoparticules incorporées absorbent efficacement la lumière solaire sur une large gamme de longueurs d’onde. Lorsqu’elles sont exposées au soleil, elles captent cette énergie et la restituent sous forme de chaleur grâce au processus de conversion photothermique », explique Yuning Li, co-auteur de l’étude, cité par le média Live Science.
Les chercheurs ont également ajouté au textile des colorants thermochromiques, qui changent de couleur en fonction de la température. Cette combinaison de technologies a été intégrée au tissu lors du processus de filage, permettant la production de fibres ensuite tricotées pour former un textile souple et extensible, pouvant s’allonger jusqu’à 500 % de sa longueur initiale.
De 20 à 50 °C en quelques minutes
Pour démontrer les performances de leur innovation, les chercheurs ont confectionné un petit pull rouge pour habiller une peluche. Exposé à un rayonnement solaire de 600 watts par mètre carré dans le cadre d’un essai, il est passé de 20 °C à 53,5 °C en dix minutes, soit un gain de 33,5 °C. Sous ces conditions, un tissu standard n’aurait pas chauffé plus de 20-25 degrés.
Ce réchauffement a déclenché un changement de couleur marqué, le tissu virant du rouge au blanc. L’équipe a également confirmé que ces propriétés thermiques et chromatiques demeuraient intactes après 25 cycles de lavage.
Malgré ces résultats prometteurs, la commercialisation de ce textile intelligent reste encore lointaine, selon les détails de l’étude. Des recherches complémentaires devront être menées afin de garantir son innocuité pour la peau humaine lors d’un contact prolongé. Par ailleurs, des solutions devront être trouvées pour réduire les coûts de production et assurer la viabilité économique du matériau à grande échelle, la production et l’incorporation des nanoparticules constituant un frein financier particulièrement important.
VIDÉO : démonstration du changement de couleur du tissu induit par une exposition à la lumière solaire (© Université de Waterloo) :