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Un nouveau matériau flexible pourrait chauffer et refroidir les tissus dans des vêtements intelligents

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Un film physique composé de minuscules nanotubes de carbone (CNT) pourrait être un matériau clé dans la fabrication de vêtements qui chauffent et refroidissent le porteur humain à volonté, selon une étude récente publiée dansMatériaux ACS Applied Energy.

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Le film de nanotubes de carbone pourrait chauffer, refroidir les vêtements intelligents

D'une équipe de chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord, la découverte montre comment un film CNT contient une combinaison de propriétés électriques, thermiques et physiques capables de faire un candidat exceptionnel pour la prochaine génération de tissus intelligents.

Les chercheurs ont également optimisé les propriétés thermiques et électriques de ce nouveau matériau, ce qui l'a aidé à conserver les propriétés souhaitables même lorsqu'il était exposé à l'air pendant plusieurs semaines. De plus, ces propriétés ont été obtenues via des processus relativement simples qui ne nécessitent pas de températures excessivement élevées, selon phys.org.

"De nombreux chercheurs tentent de développer un matériau non toxique et peu coûteux, mais en même temps efficace pour le chauffage et le refroidissement", a déclaré l'auteur co-correspondant de l'étude Tushar Ghosh. «Les nanotubes de carbone, s'ils sont utilisés de manière appropriée, sont sûrs et nous utilisons une forme qui se trouve être peu coûteuse, relativement parlant. Il s'agit donc d'un matériau thermoélectrique potentiellement plus abordable qui pourrait être utilisé à côté de la peau.

"Nous voulons intégrer ce matériel dans le tissu lui-même", a déclaré le premier auteur de l'étude, Kony Chatterjee, doctorant à NC State. «À l'heure actuelle, la recherche sur les vêtements capables de réguler la température se concentre fortement sur l'intégration de matériaux rigides dans les tissus, et les dispositifs thermoélectriques portables du commerce ne sont pas non plus flexibles.

Vêtements froids: conductivité thermique et électrique

Pour refroidir l'expérience du porteur (et non la température du corps lui-même), a déclaré Chatterjee, les CNT possèdent des propriétés qui pourraient aider la chaleur à quitter le corps avec une source de courant externe.

"Pensez-y comme un film, avec des propriétés de refroidissement d'un côté et de chauffage de l'autre", a ajouté Ghosh.

Les chercheurs ont mesuré la capacité du matériau à conduire l'électricité, ainsi que sa capacité à conduire l'énergie thermique - ou la capacité à laisser la chaleur se déplacer à travers le matériau.

Une grande partie de l'étude a montré que le matériau a une faible conductivité thermique - ce qui signifie que la chaleur ne reviendra pas facilement vers le porteur après avoir quitté le corps pour le refroidir. Cela signifie également que le matériau - s'il est utilisé par temps chaud - permettrait en fait à la chaleur de se déplacer dans un courant vers le corps au lieu de la renvoyer dans l'atmosphère environnante.

Des vêtements intelligents avec une précision thermique

L'équipe de recherche a également pu mesurer la conductivité thermique du matériau avec une grande précision grâce à une collaboration avec Jun Liu, professeur adjoint de génie mécanique et aérospatial à NC State. Ensemble, ils ont utilisé une conception expérimentale unique pour prendre des mesures plus précises de la conductivité thermique du matériau dans la direction dans laquelle le courant électrique se déplace dans le matériau.

"Vous devez mesurer chaque propriété dans la même direction pour vous donner une estimation raisonnable des capacités du matériau", a déclaré Liu, également co-auteur de l'étude. "Ce n'était pas une tâche facile; c'était très difficile, mais nous avons développé une méthode pour mesurer cela, en particulier pour les films flexibles minces."

Avec les progrès de la science des matériaux et de l'ingénierie aérospatiale, les vêtements intelligents du futur sont plus proches que jamais. À une époque où les occasions sociales sont minimales, on ne peut qu'imaginer comment les vêtements intelligents remodèlent le monde de la mode.


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