Programme de coopération transfrontalière

avec le soutien du Fonds Européen de Développement Régional

PHOTONITEX

Informations clés

Opérateur chef de file

MATERIA NOVA (MANO)
Avenue Nicolas Copernic 3
7000 MONS
BELGIQUE

Personne de contact :

Driss LAHEM

Date de début

01-07-2018

Date de fin

30-09-2022

Eléments budgétaires

Budget Total
2 549 020,30 €

Réseaux sociaux



Site Web

http://www.photonitex.eu/





PHOTONITEX

Développement de TEXtiles microstructurés pour filtres PHOTONIques stimuli-dynamiques

axe1

Catégorie

Projet

Objectif spécifique du programme

Accroissement de la recherche et de l'innovation de la zone transfrontalière dans les secteurs stratégiques et les secteurs à forte complémentarité

Domaine d'intervention

Activités de recherche et d’innovation dans les centres de recherche publics et les centres de compétence, y compris la mise en réseau


Face à la disparition des industries textiles dans la région suite à la concurrence des pays émergents, les hauts de France et la Belgique conjuguent leur savoir-faire et leur innovation pour le développement de textiles techniques à haute valeur ajoutée.
Dans ce contexte, le projet PHOTOTEX vise à développer un nouveau type de textiles intelligents qui améliorera le confort thermique par une régulation dynamique de l’espace situé entre la peau et le textile. Ces vêtements innovants sont capables de restituer le rayonnement infrarouge vers le corps en fonction des conditions d’utilisation : température (corporelle ou externe) et humidité (transpiration). Pour atteindre cet objectif, PHOTOTEX s’inspire des structures photoniques, nanostructures interagissant avec la lumière en fonction de leur longueur d’onde (i.e. leur couleur). PHOTOTEX génère des structures analogues adaptés à la « lumière » infrarouge via des méthodes compatibles avec l’industrie textile, combinant plusieurs approches originales. La conception et la mise en forme de ces textiles, ainsi que l’évaluation de leurs performances, requièrent une approche pluridisciplinaire faisant appel à des spécialistes, sur lesquels PHOTOTEX s’appuie sous la forme d'un consortium transfrontalier.

Date de rapport 23-11-2021

Concernant le module de travail sur la sélection et la structuration des membranes, le choix de matériaux polymères compatibles avec le monde industriel textile a été fait en concertation avec tous les opérateurs. Le choix s’est porté sur la famille des polyamides, des polyimides, des polyacrylamides (PNIPAM) et la polycaprolactone. Il s’avère également que l’incorporation de particules inorganiques/céramiques (par exemple : silice et oxyde de titane) permettrait de modifier les propriétés de rayonnement dans le domaine du moyen infrarouge. Les propriétés optiques de l'infrarouge moyen sont particulièrement importantes lorsqu'on considère les interactions avec le corps humain, car à la température normale de la peau, une grande partie de la puissance radiative émise par le corps est centrée dans l'infrarouge moyen, entre 7 et 14 µm. Grâce à une modélisation théorique opérée par UMONS et ULille il a été montré que l’incorporation de particules de SiO2 dans une matrice polymère permet de contrôler la température de la membrane. En effet, les structures dites photoniques issus de l’incorporation de particules (SiO2) dans une matrice polyacrylamide ont montré une augmentation de la réflectance autour de la longueur d’onde de 10 µm. La réalisation de membranes « simples » de polydiméthylsiloxane (PDMS) de différentes épaisseurs (7, 9 et 11 μm) a montré qu’au niveau optique on avait une bonne corrélation entre l’expérimental et le calcul théorique. L'étude des variations des indices optiques de membranes de polymère a permis d'établir une relation entre la réponse optique souhaitée d'une membrane et le taux de charge en nanoparticules nécessaire. Outre l’intégration de charges céramiques dans une matrice polymère, la formation de films minces texturés sous forme de rides peut également interagir avec le rayonnement infrarouge moyen (source de chaleur). Ainsi, Materia Nova a préparé et caractérisé des morphologies désordonnées de type ride sur des supports flexibles membranaires à base de polymimide (PI). UMONS a modélisé ces structures ridées afin de confronter les résultats aux structures expérimentales dont la caractérisation optique dans le domaine de l'infra-rouge est réalisée par HEI-JUNIA. UGent a synthétisé et caractérisé des nanofibres de copolymère furane-PNIPAM par électrofilage. Ce copolymère contient une partie thermosensible, le PNIPAM (poly(N-isopropylacrylamide), pouvant gonfler ou rétrécir en fonction des conditions extérieures (température et humidité). L’obtention de tels copolymères stables à l'eau a été difficile si bien qu’un autre copolymère à base de PNIPAM a été synthétisé. D’autre part, l’incorporation d’éléments métalliques tel que l’argent dans cette matrice a été réalisé afin de bénéficier les propriétés optiques de l’argent dans le domaine de l’infrarouge. Le second module de travail a pour objectif la sélection et la structuration des filaments a également été entamé sur une concertation de choix de matériaux. Les matrices polymères et les charges sélectionnées sont similaires à celles choisies dans le module précédent sur les membranes. Les matrices polymériques préférées sont le polypropylène (PP) et le polyamide-6 fréquemment utilisés dans le domaine du textile. L'ENSAIT et l'UMONS, ont produit des filaments de polypropylène et de polyéthylène chargés de nanoparticules de silice (SiO2) et des nanotubes de carbone dont l’analyse de la distribution des charges a été confiée à Materia Nova. Les simulations des propriétés thermiques réalisées par UMONS sur des fibres métalliques en structure hexagonale ont montré les bénéfices de contrôler la disposition des éléments (configuration géométrique). Ainsi, d’après les calculs thermiques, l’utilisation d’un cœur à base de SiO2 enrobée d’une couche d’aluminium, montre une amélioration des propriétés thermiques de 10 °C. D’autre part, UMONS propose également un textile avec deux faces dont une possédant une large émissivité (carbure de silicium, SiC)) et une face avec une faible émissivité (fibres métalliques). Ainsi, si le côté très émissif est vers l'extérieur, le vêtement refroidit, et vice versa. Les paramètres ont numériquement été optimisés, résultant dans un large contraste d'émissivité entre les deux côtés (0,01 versus 0,74), ce qui donne une large plage de température confortable de 12 °C. La caractérisation optique des échantillons préparés jusqu'à maintenant a été réalisée chez HEI-JUNIA à l'aide du spectromètre infrarouge muni d'une sphère d'intégration qui est adapté aux mesures dans le domaine thermique. D’autre part, afin de valoriser et diffuser les résultats du projet, Euramaterials, en collaboration avec le chef de file, a su prendre contact avec différentes entreprises pour la mise en place du comité de valorisation.