Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les o-textiles ou textiles optiques utilisent des fibres optiques comme capteurs ou systèmes d'illumination et de récupération de l'énergie solaire. Ces fibres sont habituellement formées de deux composants (cœur et gaine). Dans des applications de capteurs, la gaine interagit avec le milieu ambiant, menant à un changement de ses propriétés optiques et ainsi de l'intensité du signal optique transmis. Cet article présente les différents matériaux utilisés pour fabriquer des fibres optiques polymériques et leurs applications principales ainsi qu'un aperçu des polymères stimulables utilisés dans les textiles intelligents pour des applications de libération de substances ou de capteurs.
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O-textiles (optical textiles) use optical fibers as sensors, or lighting and solar energy harvesting systems. These fibers are generally made of two components (core and shell). For sensor applications, the shell interact with the environment which leads to a change of its optical properties and thus of the transmitted optical signal intensity. This article presents the different materials used to make polymer optical fibers and their main applications, as well as an overview on stimuli-responsive polymers used in smart textiles for drug delivery and sensing applications.
Auteur(s)
-
René M. ROSSI : Directeur de laboratoire - Laboratory for Biomimetic Membranes and Textiles, Empa, St-Gall, Suisse
INTRODUCTION
Les fibres optiques sont employées depuis longtemps en télécommunication comme systèmes de transmission de données, utilisant des sources de lumières cohérentes (lasers). Les premières fibres optiques ont été fabriquées en verre, mais depuis la fin des années 1960, des polymères ont également servi à leur réalisation. Ces fibres optiques polymériques (ou fibres optiques plastiques, POF pour polymer optical fibres) sont habituellement en PMMA (poly(méthacrylate de méthyle)) en matériau de cœur et en polymères fluorés en matériaux de gaine. Depuis les années 1990, différents polymères ont également été utilisés pour améliorer différentes propriétés de ces fibres optiques, notamment leur flexibilité, ce qui a permis de les intégrer dans des textiles intelligents. La grande flexibilité est un des avantages principaux des POF par rapport aux fibres optiques en verre. En revanche, la transmission de la lumière des POF est bien moins élevée que celle dans les fibres en verre, et c’est pourquoi elles sont utilisées pour des applications de transmission à courte distance . L’intégration textile de ces fibres n’est pas triviale puisque chaque ondulation de la fibre dans un tissu ou un tricot peut provoquer des pertes du signal optique.
Cet article traite tout d’abord des matériaux et des méthodes de fabrication des fibres optiques polymériques. Par ailleurs, les applications principales des POF et des textiles optiques y sont présentées, ainsi qu’une description des polymères stimulables utilisés dans les textiles intelligents pour des applications de libération de substances ou de capteurs.
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KEYWORDS
polymer optical fibers | fiber-based sensors | stimuli-responsive polymers
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Fabrication des fibres optiques et intégration textile
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3. Conclusion, limitations et défis
Les textiles à base de fibres optiques offrent une multitude de possibilités comme capteurs mécaniques ou biochimiques et montrent ainsi un grand potentiel pour de nombreuses applications, notamment dans le domaine médical. Cependant, ces systèmes ont, jusqu’à présent, été commercialisés uniquement dans des marchés de niche.
D’une part, les coûts de ces fibres et du système optique y compris les connecteurs et un spectromètre sont plus importants que pour des capteurs conventionnels. De plus, des capteurs utilisés dans les domaines du médical, de l’aéronautique ou de la construction doivent être robustes et fiables. D’autre part, en médecine, ils doivent satisfaire aux exigences des règlements sur les instruments médicaux et une telle approbation est très coûteuse puisqu’elle exige, entre autres, des essais cliniques avec plusieurs dizaines de patients.
Les capteurs à base de fibres optiques doivent garantir la répétabilité et la reproductibilité des résultats pendant toute la durée de vie du textile. Dans des applications de surveillance d’un patient, ils doivent donc par exemple être résistants au lavage et faciles d’utilisation pour garantir l’acceptation de ces produits par l’utilisateur. Ainsi, les textiles intelligents à base de fibres optiques vont s’imposer dans les applications profitant de leurs propriétés uniques. Ces systèmes permettent un suivi continu du patient et couvrent de grandes surfaces, ce qui est par exemple fondamental pour la prévention d’escarres ou la surveillance continue de grandes plaies. Également dans le domaine de la construction, les fibres optiques permettent de surveiller l’état de toute la structure. Les développements dans le domaine des systèmes électroniques flexibles et notamment l’intégration de fibres pour la récupération de l’énergie dans des textiles connectés pourraient révolutionner le marché des technologies portables en les rendant autarciques.
Du fait de la complexité de ces systèmes, une commercialisation demandera une collaboration très étroite entre différentes disciplines des sciences des matériaux et d’ingénierie en électronique, mécanique, informatique et textile.
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BIBLIOGRAPHIE
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