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14 septembre 2020 | La Revue POLYTECHNIQUE 06/2020 | Télécommunications

Des lignes de transmission dans les textiles intelligents

À l’EPFL, des scientifiques ont mis au point des fibres intégrées aux textiles capables de fournir des données sur notre corps en analysant les déformations du tissu. Cette nouvelle technique, basée sur des lignes de transmission souples, pourra s’utiliser dans divers domaines, tels que la technique médicale.
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 la Faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur 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 transmission souples sont capables de le faire », révèle Andreas Leber.
Des fibres intégrées aux textiles sont capables de fournir des données sur notre corps en analysant les déformations du tissu.
Étirement, pression et torsion
L’équipe de chercheurs de la Faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur de l’EPFL a mis au point une technique qui capte plusieurs variations de déformations, telles que l’étirement, la pression ou la torsion, le tout simultanément et à l’aide d’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. En outre, les capteurs d’usage courant 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 utilisons des impulsions électriques. 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 » , indique l’assistant-doctorant. Cette technique de détection n’a jamais été appliquée dans des structures combinant une extrême souplesse mécanique avec une haute performance électronique, ce qui se révèle être la clé pour identifier des distorsions.
Les fibres tiennent lieu de lignes de transmission, connues de la communication à haute fréquence.
Métal liquide et fibre optique
La configuration de la fibre s’avère complexe. Elle associe un métal liquide comme conducteur électrique, à la technique de fibres optiques. « Pour fonctionner, la structure, de l’ordre de grandeur de quelques dizaines de microns, doit être parfaite », ajoute Andreas Leber. « La surface textile devient alors un capteur en lui-même. Le défi consiste à 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 en 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.Faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur
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