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Les e-textiles à L’ENSAIT
Portrait du chercheur
Enseignant chercheur à l’ENSAIT, Vladan Koncar est spécialisé dans le domaine de l’automatique et l’informatique appliquées aux textiles. Ses thématiques de recherche portent notamment sur : les textiles multifonctionnels et intelligents, les écrans flexibles, les vêtements intelligents et les systèmes hybrides.
Les enjeux des « E-Textiles »
Un textile intelligent ou Smart Textile est un textile capable de répondre à des stimulis provenant de son environnement ou d’un signal reçu. Dans ce dernier cas, le textile intelligent peut contenir un composant électronique.
Actuellement, de nombreux prototypes de textiles intelligents sont développés, mais ceux-ci n’atteignent toujours pas une production à grande échelle. En effet, pour permettre un tel développement de ces Smart Textiles, ceux-ci doivent pouvoir répondre à différentes contraintes (résistance mécanique, résistance thermique, résistance à l’eau et au lavage, etc.). Pour permettre cela, le consortium IPC (Association of Printed Circuits Boards), dont fait partie Vladan Koncar, développe des normes et standards internationaux pour les textiles contenant de l’électronique (e-textiles). Une publication de ces standards est notamment attendue fin 2021, qui rendra publique aux entreprises d’électronique et de textile les normes pour les e-textiles.
Un vêtement prototype développé par l’ENSAIT intégrant des LEDs commandés par un composant électronique.
Focus sur 3 projets de E-Textiles
Le projet de recherche Context est un projet financé par l’ANR (Agence Nationale de la Recherche) permettant de développer des textiles intelligents pour la communication autour du corps humain. Pour cela, ces textiles innovants utiliseront des métamatériaux ayant les propriétés électromagnétiques adéquates ou des circuits électroniques en textiles capable d’utiliser la communication en champs proches (NFC). Ceux-ci vont notamment permettre de convertir l’énergie des ondes électromagnétiques en énergie électrique. Ainsi, les e-textiles développés pourront comporter des composants électroniques qui seront alimentés et qui communiqueront sans fil via des antennes textiles. Celles-ci pourront notamment être brodées pour faire partie intégrante du tissu. Finalement, ce type de textile intelligent pourra intégrer divers capteurs qui pourront monitorer l’état de santé d’un individu, par exemple, et communiquer les données au smartphone tout en étant non invasif.
Un tissu intelligent développé par l’ENSAIT permettant de capter un champ électromagnétique NFC, provenant par exemple d’un smartphone, afin de le convertir en courant électrique alimentant une LED
Une antenne textile NFC (13,56 MHz) et ses propriétés électriques
Le projet antiénurésie en coopération avec Petit Bateau (Thèse de doctorat de Valentin Gaubert co-encadrants H. Gidik)
Le projet de recherche antiénurésie, en coopération avec l’entreprise Petit Bateau, est un projet de développement d’un dispositif antiénurésie qui pourra servir aux enfants. En effet, l’idée du projet consiste à anticiper une éventuelle incontinence urinaire nocturne, ce qui différencie ce dispositif du dispositif médical « Pipi Stop » qui détecte l’urine après miction.
Pour ce faire, le dispositif intègre des tissus intelligents capables de mesurer, grâce à des capteurs et électrodes, périodiquement le taux de remplissage de la vessie en mesurant l’évolution de la bio-impédance (résistance électrique) de celle-ci (une vessie remplie n’a pas la même impédance qu’une vessie vide). Par ailleurs, le dispositif étant intelligent, celui-ci pourra apprendre de l’utilisateur (machine learning) et devenir de plus en plus fiable et précis avec le temps.
Ce futur appareil est également développé en collaboration avec des médecins urologues, même s’il n’est pas destiné à un usage médical (c’est plus un dispositif de prévention et de bien-être).
Le dispositif antiénurésie et la bio-impédance
Dans le processus récent des divers projets de développement de voitures autonomes, il est nécessaire de pouvoir développer des équipements de sécurité d’alertes permettant au conducteur de réagir rapidement lorsqu’il y a besoin. Or, un simple voyant de nos jours qui s’allume ou clignote ne suffit plus, puisque le conducteur de la voiture autonome n’est plus complètement concentré sur la route. Le nouveau système d’alerte doit donc pouvoir attirer rapidement l’attention de l’automobiliste et lui donner les informations rapidement et le guider à se confronter à une situation de danger.
Pour répondre à cette problématique, le projet Liteva développe des écrans flexibles à base de textile pour l’intégration au tableau de bord, les portières, etc. des voitures autonomes. Ces écrans flexibles d’intérieur en tissu, qui peuvent être actifs (écran émetteur de lumière), passifs (écran qui change de couleur), ou hybrides regroupant les deux technologies, fonctionnent grâce aux structures électrochromes au niveau des fibres du tissu. En effet, ce sont des réactions d’oxydo-réduction qui sont à l’origine du fonctionnement des écrans. Ainsi, cette technologie permet d’intégrer des écrans d’alertes à des endroits stratégiques de la voiture tout en restant non invasifs dans l’habitacle.
A termes, ces nouveaux textiles multifonctionnels qui s’intègrent dans l’habitacle de la voiture devront répondre à un cahier des charges bien précis : l’affichage de signaux lumineux dynamiques, l’assurance au conducteur de voir les signaux d’alertes, permettre l’affichage de messages complexes et être compatible avec les caractéristiques techniques de la voiture autonome. Cette recherche s’effectue en partenariat avec le groupe PSA.
Afficheur flexible électrochrome (a, b, c et d) avec le microcontrôleur de commande
Vladan Koncar est également en charge d’autres projets de recherche dans le domaine des textiles intelligents tels que Texmoda, Etexweld, Mappic 3D, etc…
