Matériaux du futur : graphène et textiles

Choisis par de plus en plus de sportifs professionnels et amateurs, ces vêtements proposent des matières polyvalentes, légères et résistantes aux propriétés thermiques et de conductivité intéressantes. Certains athlètes olympiques de Tokyo 2020 portaient des tissus en graphène pour leur confort et leur légèreté.

Le graphène est un excellent conducteur thermique, donc idéal pour les vêtements d'hiver chauffants. Le graphène préserve la chaleur par temps froid et expulse la chaleur dans un environnement chaud. Les fibres de graphène sont également imperméables, ce qui en fait une alternative appropriée aux combinaisons en néoprène et aux maillots de bain.

L'industrie textile peut également tirer parti des propriétés du graphène pour produire des appareils électroniques portables, capables de détecter, d'analyser et de transmettre des informations sur le corps et les données ambiantes, et pouvant avoir des applications qui changeront la vie dans la médecine, le sport et d'autres domaines.

Voici quelques exemples de textiles contenant du graphène disponibles sur le marché ou en développement.

La marque mondiale de vêtements de sport Umbro a intégré la technologie Graphene-Wear™ de Graphene Flagship Partner Versarien dans la gamme Elite Pro-Training Kit de sa collection printemps/été 2023. Graphene-Wear™ présente de nouvelles propriétés qui permettront aux porteurs de bénéficier d'une transmission thermique améliorée, d'une gestion accrue de l'humidité et d'un taux de séchage amélioré, sans compromettre la perméabilité à l'air ou à la vapeur d'eau.

Récemment, Graphene Wear™ a également été certifié par le système de certification indépendant OEKO-TEX®. L'obtention du passeport écologique OEKO-TEX® signifie que Graphene Wear™ est un textile écologiquement responsable, répond aux exigences légales et aux normes de l'industrie textile en vigueur et ne nuit pas à la santé humaine.

Grafren AB, membre associé phare du graphène, basé en Suède, teste sa méthode de revêtement en graphène avec divers matériaux textiles. La méthode n’utilise ni liants ni colle pour intégrer les composants conducteurs à l’intérieur du tissu. La manière innovante d'incorporer des flocons de graphène dans la profondeur du tissu crée un produit doux et flexible semblable à une peau avec une conductivité électrique contrôlée. Ayant obtenu deux brevets sur la préparation de l'encre de graphène et l'enduction du tissu, l'entreprise a développé son propre équipement unique pour l'enduction de graphène et peut actuellement traiter des tissus d'une largeur allant jusqu'à deux mètres, en mode rouleau à rouleau.

La société a trois produits textiles en graphène en préparation : des textiles chauffants électriquement (G-Heatex) prêts à être commercialisés, des vêtements de camouflage ultra-légers et des tissus de surveillance de la pression pour les soins de santé numériques.

Plus récemment, Grafren a appliqué son approche aux fibres textiles naturelles, telles que le flux, le jute et le chanvre, obtenant des résultats positifs. « Une fois son efficacité prouvée, cela peut changer la donne dans la commercialisation des composites « verts » », déclare Erik Khranovskyy, PDG de Grafren.

Tissu de chanvre enduit de graphène (crédit : Grafren AB).

Les chercheurs du groupe de travail Flexible Electronics du Graphene Flagship développent des fils conducteurs en polyester (polyéthylène téréphtalate, PET) enrichis en graphène. L'institut finlandais VTT reçoit des matériaux en couches à base de graphène de l'Université de Cambridge (Royaume-Uni) et les mélange avec du PET. Ensuite, le matériau est filé et tissé pour former un tissu par la société allemande Trevira. En cas de succès technico-économique, ce matériau devrait devenir un nouveau type de fil conducteur léger.

Le tissu enrichi en graphène fonctionne comme un capteur de pression et a été appliqué sur les semelles des chaussures. (Crédit : Trévira)

Comme évoqué dans la première partie de cette série « Matériaux du futur », le graphène s’impose comme une excellente alternative aux métaux. Ce matériau sans danger pour l'environnement, solide, facilement disponible et hautement conducteur est sur le point de révolutionner un large éventail d'applications, notamment dans le domaine des technologies portables. Les composants électroniques des technologies portables sont actuellement produits avec des encres à base de métaux qui peuvent être coûteuses (par exemple, argent et or), peu respectueuses de l'environnement et sensibles à l'oxydation. Remplacer ces métaux par du graphène permettrait de relever ces défis et offrirait de nombreux avantages, ce qui en ferait le choix idéal pour l'avenir des technologies portables.