GRENSOVERSCHRIJDEND SAMENWERKINGSPROGRAMMA

Met steun van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling

PHOTONITEX

Kerngegevens

Projectleider

MATERIA NOVA (MANO)
Avenue Nicolas Copernic 1
7000 MONS
BELGIE

Contactpersoon

Driss LAHEM

Begindatum

01-07-2018

Einddatum

30-06-2022

Budgettaire elementen

Totaal Budget
2 549 020,30 €

Sociale netwerken



Website:

http://www.photonitex.eu/





PHOTONITEX

Ontwikkeling van microgestructureerde TEXtiel voor stimuli-dynamische FOTONIsche filters

axe1

Categorie

Project

Specifieke doelstelling van het programma

Versterken van het onderzoek en de innovatie van de grensoverschrijdende zone in de strategische sectoren en de sectoren met een sterke complementariteit

Domein van bijstandsverlening

Onderzoeks- en innovatieactiviteiten in openbare onderzoekscentra en kenniscentra, met inbegrip van netwerking


Als antwoord op de verdwijning van de textielindustrie in de streek door de concurrentie van de opkomende landen, bundelen Hauts-de-France en België hun knowhow en innovatie voor de ontwikkeling van technisch textiel met hoge toegevoegde waarde.
In deze context wil het project PHOTOTEX een nieuw type intelligent textiel ontwikkelen dat het thermische comfort zal verbeteren dankzij een dynamische regeling van de ruimte tussen de huid en het textiel. Deze innovatieve kleding kan de infraroodstraling naar het lichaam terugzenden afhankelijk van de gebruiksomstandigheden: temperatuur (lichaams- of externe temperatuur) en vocht (transpiratie). Om dit doel te bereiken, inspireert PHOTOTEX zich op de fotonische structuren, nanostructuren die met het licht interageren afhankelijk van hun golflengte (i.e. hun kleur). PHOTOTEX produceert analoge structuren, aangepast aan het ‘infraroodlicht’ via methoden die compatibel zijn met de textielindustrie en meerdere, originele benaderingen combineren. Het ontwerp en de vormgeving van dit textiel, alsook de evaluatie van zijn prestaties, vergen een multidisciplinaire aanpak door specialisten, op wie PHOTOTEX steunt in de vorm van een grensoverschrijdend consortium.

Rapporteringsdatum 04-05-2021

Wat de werkmodule voor de selectie en structurering van de membranen betreft, hebben de operatoren in overleg de polymere materialen geselecteerd die compatibel zijn met de textielindustrie: de familie van de polyamiden, polyolefinen, polyimiden en polyacrylamiden (PNIPAM). De verschillende anorganische materialen die zijn gedefinieerd om in de polymeermatrix te worden opgenomen, zijn gebaseerd op silica of titanium, waardoor de gewenste optische prestaties kunnen worden bereikt. In deze module vormt de theoretische modellering van statische structuren, uitgevoerd door de teams van UMONS en ULille, een van de activiteiten. Deze theoretische modellering maakt het mogelijk de wisselwerking tussen infrarode straling en gestructureerde materialen te begrijpen. Modellerings-/simulatiestudies van de thermische en optische eigenschappen van gestructureerde membranen worden uitgevoerd door de operatoren van UMONS en ULille. Uit de eerste resultaten bleek dat: 1) de temperatuur van het membraan (PE, PI, PET), bij een integrator van (20°C-40°C), afhing van de absorptie van het gekozen polymeer en dus van zijn extinctiecoëfficiënt, 2) voor de regeling van de temperatuur van het membraan leidde de studie tot de keuze van SiO2-nanopartikels en een gastpolymeer met lage absorptie (PE, PI) in het midden-infrarood. Materia Nova heeft experimenteel gerimpelde structuren vervaardigd op basis van anorganische materialen van het sol-gel-technologie. Ongeordende labyrintachtige morfologieën werden bereid en gekarakteriseerd door Materia Nova. UMONS heeft een model ontwikkeld van deze specifieke structuren om de resultaten te kunnen vergelijken met de experimentele structuren waarvan de optische karakterisering in het infrarode bereik wordt uitgevoerd door HEI-JUNIA. Materia Nova heeft, in samenwerking met de andere partners in deze module, aangetoond dat de optische respons in het infrarode bereik wordt beïnvloed door de afmetingen van de oppervlaktestructuur op een flexibel substraat waarop een semi-transparante metaallaag wordt afgezet. Anderzijds zou het verkrijgen van fotonische structuren door de integratie van deeltjes in een polymeermembraan het ook mogelijk kunnen maken een interactie met infraroodstraling te verkrijgen. Zo heeft de integratie van SiO2 en/of TiO2 gebaseerde vulstoffen in een statisch membraan van het polyacrylamidetype aangetoond dat met SiO2 gevulde membranen een toename van het reflectievermogen rond 10 µm veroorzaken. Een ander spoor dat door ULille wordt verkend is de realisatie van PDMS (d.w.z. siliconen) membranen van 7, 9 en 11 µm dikte met behulp van micro-fabricagetechnieken. Optische metingen, uitgevoerd bij HEI-JUNIA, hebben een uitstekende overeenkomst met theoretische berekeningen aangetoond voor een eenvoudig, ongestructureerd membraan. De studie van de variaties van de optische indices van polymeermembranen maakte het mogelijk een verband te leggen tussen de gewenste optische respons van een membraan en de vereiste beladingssnelheid van nanodeeltjes. UGent heeft furan-PNIPAM copolymeer nanovezels gesynthetiseerd en gekarakteriseerd door middel van electrospinning. De verknoping van dit type copolymeer om waterstabiele nanovezels te verkrijgen was echter moeilijk. Een ander alternatief, gebaseerd op met olefine gefunctionaliseerde PNIPAM-copolymeren, werd onderzocht. Monsters van P(NIPAM-Co-AllylAm) nanovezels gefunctionaliseerd door dip-coating of niet met zilveren nanodeeltjes werden bereid en gekarakteriseerd. De tweede module van het werk is gebaseerd op de selectie en structurering van filamenten werd ook begonnen met een raadpleging van materialen. De keuze van polymere matrices en vulstoffen is in overeenstemming met de selectie die is gemaakt in de module over membranen. De polymere matrices die tot op heden zijn gebruikt, zijn nog steeds polypropyleen (PP) en polyamide 6, die vaak in de textielsector worden gebruikt. ENSAIT en UMONS hebben een eerste onderzoek verricht naar de ontwikkeling van polymere multifilamenten (garens) die geladen zijn met SiO2-nanopartikels en koolstofnanobuisjes. Uit door Materia Nova uitgevoerde SEM-analyses is gebleken dat hoe hydrofober de deeltjes zijn, hoe beter de dispersie in polypropyleen. In polyamide daarentegen zijn de meest hydrofiele deeltjes het best gedispergeerd. Simulaties van de thermische en elektromagnetische eigenschappen, uitgevoerd door UMONS op metaalvezels met een zeshoekige structuur, hebben de voordelen aangetoond van een beheersing van de geometrische configuratie. Thermische berekeningen laten een comfortabel temperatuurbereik zien dat met 10°C is uitgebreid, wanneer een SiO2-kern met een aluminiumlaag wordt gecombineerd. Deze resultaten worden nu geoptimaliseerd en gecompileerd voor indiening bij een tijdschrift. De optische karakterisering van de tot dusverre bereide monsters is uitgevoerd bij HEI-JUNIA met behulp van de infraroodspectrometer, die geschikt is voor metingen in het thermische domein.