Des textiles intelligents grâce à des lignes de transmissions souples

Un textile intelligent, connecté aux mouvements du corps, mais pas uniquement. La technologie inventée par le professeur Fabien Sorin et l’assistant-doctorant Andreas Leber, du laboratoire des fibres et matériaux photoniques (FIMAP) de l’EPFL, a de quoi susciter la curiosité. « Imaginez qu’un vêtement ou un lit d’hôpital puisse fournir des données sur votre respiration, vos gestes, ou encore qu’intégré à de l’intelligence artificielle, ce dispositif puisse aider des robots à interagir avec des humains d’une façon sécuritaire et intuitive. Tout cela, les lignes de transmissions souples sont capables de le faire », révèle Andreas Leber.

Étirement, pression et torsion

L’équipe de chercheurs de la Faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur a mis au point une technologie qui capte plusieurs variations de déformations telles que l’étirement, la pression, ou la torsion, le tout simultanément et avec un seul capteur. Mais comment les calculer? « Cela s’est révélé le principal défi de cette recherche, car il est compliqué de mesurer plusieurs mouvements en même temps. De plus, les capteurs usuels posent plusieurs problèmes : ils sont fragiles et se cassent facilement. Sur une grande surface, il faut en placer beaucoup. Le textile perd alors tous ses atouts. Pour finir, un capteur est spécialisé dans la captation d’un seul type de déformation », explique Andreas Leber.

En introduisant le concept de réflectométrie dans la création des capteurs fibrés et souples, Fabien Sorin et Andreas Leber ont apporté une nouvelle dimension aux fibres intelligentes. « Cela s’apparente à la technique du radar, mais au lieu de manier des ondes électromagnétiques, nous employons des impulsions électriques, indique l’assistant-doctorant. Nous transformons nos fibres en lignes de transmission, connues de la communication à haute fréquence. En mesurant le temps entre l’émission d’un signal et sa réception, nous pouvons déterminer l’endroit exact de la déformation, son type ainsi que son intensité. » Cette technologie de détection n’a jamais été appliquée dans des structures combinant une extrême souplesse mécanique avec une haute performance électronique, ce qui se révèle la clé pour identifier des distorsions.

Métal liquide et fibre optique

La configuration de la fibre s’avère complexe : métal liquide comme conducteur électrique et technique de fibres optiques pour la fabriquer. « Pour fonctionner, la structure, de l’ordre de grandeur de dizaines de micromètres, doit être parfaite », ajoute Andreas Leber. La surface textile devient alors un capteur en lui-même. « Le défi est de créer ces lignes de transmission en employant des matériaux entièrement souples. Le tout en utilisant une méthode simple et à grande échelle », complète Fabien Sorin. Cette recherche interdisciplinaire a fait appel à des compétences en ingénierie électrique et mécanique ainsi que des connaissances des matériaux et procédés. La prochaine étape consiste à rendre cette technologie plus mobile, à savoir réduire l’électronique afin qu’elle devienne plus portative.