Smart Textiles for Tactile Sensing and Energy Storage

Durant ma maîtrise, j'ai surtout travaillé sur 2 sujets dans le domaine des textiles intelligents électroactifs. Mon premier projet portait sur la fabrication d'un pad textile sensible au toucher utilisant des fibres capacitives en polymères. Les fibres capacitives, présentent une grande capacité et résistance, ont été fabriquées utilisant des techniques de fibrage. Pour permettre une connectivité facile, un mince fil de cuivre a été intégré dans le coeur de la fibre durant l'extrusion. Ces fibres (soft-capacitor) ont des une capacité par unité de longueur typiques de 69 nF/m, et des résistances de 5 kΩ•m. Nos mesures et nos modèles théoriques montrent que la capacité est un paramètre très stable déterminé par la géométrie utilisée, qui ne dépend pas du diamètre de la fibre ni de ses paramètres de fabriquation. La resistivité de la fibre, quant à elle, a un important coefficient thermique (positif), est très sensible aux contraintes de tension et dépend grandement des paramètre d'extrusion. Il a aussi été démontré qu'une fibre capacitive individuelle peut servir de capteur de glissement qui permet de déterminer, sur sa longueur, la position du contact tactile en mesurant la réponse AC de la fibre à un point donné sur sa surface. La réponse électrique d'un senseur de ce type est décrite par le modèle de réseau RC, qui est en accord avec les résultats expérimentaux. Les fibres capacitives développées sont souples, de faible diamètre, légères et n'utilisent pas d'électrolyte liquide, donc elles sont idéales pour l'intégration dans les produits textiles. À la fin du chapitre, nous avons démontré qu'en tissant un ensemble de fibres capacitives en 1 dimension (fibres parallèles), il est possible de tisser un senseur tactile en 2 dimensions. Les performances de ce senseur ont été caractérisées et une bonne isolation entre les canaux a été démontrée. Un tel senseur possède aussi des fonctionnalités multi-touch. Mon deuxième projet portait sur l'assemblage de cellules Li-ion flexibles et étirables, leur intégration dans un textile et leur caractérisation électrique dans un contexte de «textiles intelligents». L'aspect chimique de ces cellules a été développé par mon collègue Y.Liu, qui a réussi à intégrer la cathode (LiFePO4), l'anode (Li4Ti5o12) et l'électrolyte solide (PEO) dans un système de cellule électrochimique souple. J'ai démontré de façon expérimentale que des batteries de cellules flexibles peuvent être fabriqués en grande feuilles, puis coupées en fines