Dans la vidéo qui présente le scientifique et ingénieur chimiste Alon Gorodetsky, spécialiste des matériaux, sur la voie de sa dernière invention, une pieuvre apparaît à partir d'une algue, comme une peur d'un saut dans un film d'horreur. La créature décolle si rapidement de sa couleur de camouflage qu'elle semble se matérialiser hors de l'eau de mer. Selon Irvine, professeur associé à l'Université de Californie, cette vidéo "remarquable" a réellement changé la trajectoire de ma carrière, car j'ai commencé à travailler sur des matériaux inspirés par les céphalopodes. "Dernièrement, Gorodetsky s'est inspiré d'un calmar, plus précisément de sa couleur. Changement de peau: pour créer un nouveau matériau capable de retenir ou de laisser sortir une quantité de chaleur ajustable. Comme le décrit son équipe dans la revue Nature Communications, le «matériau thermoconfort» a de nombreuses utilisations potentielles, des vêtements régulant la chaleur aux revêtements pour toits économes en énergie.
Les calmars ont des organes appelés chromatophores qui peuvent rapidement se dilater et se contracter, passant de points de repère à des taches de couleur 14 fois plus larges en moins d’une seconde. Les dimensions changeantes de leurs taches signifient que différentes longueurs d'onde de la lumière peuvent être réfléchies à partir d'un point donné sur la peau de l'animal, selon que les muscles du calmar ont rétréci ou agrandi les chromatophores. Au lieu de regarder les ondes lumineuses visibles, Gorodetsky et son équipe étaient intéressés par la réflexion de la lumière infrarouge, que nous ressentons comme de la chaleur. Les chercheurs ont fabriqué un matériau constitué d’un mince film de cuivre (qui réfléchit très efficacement la chaleur infrarouge) au-dessus d’une couche de caoutchouc extensible et sensiblement moins réfléchissante. La couche de cuivre est recouverte de fissures capillaires. Ainsi, lorsque le matériau thermoconfort est tiré, les morceaux de cuivre réfléchissants se séparent, ce qui permet à la chaleur de s'échapper à travers le polymère (caoutchouc) qui les sépare.
Gorodetsky a une analogie utile pour expliquer l'invention de son laboratoire: «Imaginez que vous avez un lac gelé ou un océan gelé et qu'il est recouvert de banquise, de tous ces morceaux de glace qui sont tous groupés les uns à côté des autres. Voilà à quoi ressemble le matériau dans son état inactif et non étiré. Lorsque vous l'étirez, vous dispersez toutes les plaques de glace. Dans notre cas, vous pouvez voir le polymère situé en dessous. »Lorsque la chaleur frappe le polymère entre les« plaques de cuivre », elle est transmise à travers le matériau au lieu d'être réfléchie. retour vers sa source. En raison de la couche de cuivre, le matériau - un «caoutchouc extrêmement léger et extensible», selon les termes de Gorodetsky - est brillant, bien que sa couleur s'éclaircisse au fur et à mesure de son étirement.
À son plus chaud, le matériau thermoconfort emprisonne (ou réfléchit vers le corps) la chaleur presque aussi efficacement qu'une couverture d'espace, ce matériau ressemblant à du papier d'aluminium qui a été utilisé pour refléter la lumière du soleil dans l'espace et maintenir la chaleur du corps des marathoniens après les courses. . Un manchon en matériau thermoconfort augmentait la température de l'avant-bras du porteur de près d'un degré Celsius, proche de la puissance de chauffage d'une couverture. Mais le matériau thermorégulateur est également incroyablement polyvalent. À différents degrés d’étirement, il peut rendre les utilisateurs plus à l'aise sur une portée de 8, 2 degrés Celsius (environ 15 degrés Fahrenheit). Lorsqu'il est étiré à 30%, il ressemble à la capacité d'isolation d'un non-tissé Columbia Omni-Heat; avec un facteur d'étirement de 50%, le matériau garde la chaleur comme de la laine Lorsque les chercheurs ont étiré le matériau de thermoconfort pour doubler sa longueur d'origine, la chaleur l'a traversé comme s'il s'agissait de coton. Et même après que les chercheurs aient agrandi et contracté le matériau 1 000 fois, son utilisation répétée ne l'a pas usé.
Parce que le matériau de thermoconfort a été testé avec le cuivre comme couche interne touchant la peau du porteur, cela a permis de garder l'utilisateur au chaud lorsqu'il était compact, en gardant la chaleur de son corps à l'intérieur. Mais si vous renversiez le matériau, Gorodetsky dirait: garder la chaleur, comme un pare-soleil brillant placé sur un pare-brise de voiture.
Dans le document Nature Communications, les ingénieurs proposent diverses applications, parmi lesquelles la possibilité que le matériau thermoconfort joue un rôle dans la réduction de la quantité d’énergie dédiée à la conservation de la température dans les espaces, ce qui représente un tiers de la consommation énergétique des secteurs commercial et résidentiel. bâtiments dans le monde entier. Selon Gorodetsky, la fabrication du matériau devrait être aussi peu coûteuse que les couvertures spatiales de série, coûtant moins de 4 dollars à REI, et son étirement prend un minimum d'énergie par rapport aux coûts énergétiques d'une pompe à chaleur ou d'un système de climatisation. Il imagine les toits et les fenêtres recouverts de matériau cuivré, ou posés sur des tentes ou d'autres équipements extérieurs pour contrôler le flux de chaleur. Il pourrait être utilisé, pense-t-il, pour aider à dissiper la chaleur des composants électroniques (pensez, par exemple, à la vitesse à laquelle un ordinateur portable peut devenir inconfortablement chaud). Gorodetsky mentionne également des applications quotidiennes plus petites, telles que les contenants Tupperware-esque pour conserver les aliments périssables au froid.
Gorodetsky dit que son laboratoire est le plus enthousiasmé par l'impact que le matériau pourrait avoir sur les vêtements. «Si vous aviez une veste que tout le monde pouvait porter et que chaque personne pouvait s'adapter pour rester à l'aise dans une plage de température plus large, il vous suffirait de mettre beaucoup moins d'énergie pour maintenir le bâtiment à une température unique», explique-t-il.
L’équipe a déposé une demande de brevet, bien que la prochaine étape avant de pouvoir trouver des applications commerciales consiste à trouver un moyen de produire en masse un matériau de thermoconfort. «Traduire cette innovation [en science des matériaux] directement en vêtements nécessite beaucoup plus d'ingénierie», déclare Lucy Dunne, codirectrice du Wearable Technology Lab de l'Université du Minnesota, qui n'a pas participé à la recherche. «Le plus gros point d’interrogation pour moi», explique Dunne, est «Comment le faites-vous étirer?» Dunne a proposé plusieurs options, allant de sangles peu techniques qui ajustent l’étanchéité d’un vêtement à l’idée plus futuriste d’intégrer avec des matériaux formés pour changer de forme en fonction de déclencheurs thermiques. Selon M. Dunne, un autre défi technique consistera à s'assurer que le tissu thermoconfort est suffisamment respirant pour répondre aux attentes des consommateurs en matière de confort.
Dunne considère que ce matériau est potentiellement utile dans le matériel de camouflage militaire, car il permet de cacher les soldats aux capteurs infrarouges. L'intérêt pour la technologie thermo-régulatrice portable semble être à la hausse, dit-elle. Les approches actuelles incluent des dispositifs, tels que le Embr Wave, qui sert de bracelet «à thermostat personnel» qui fait passer un courant électrique à travers des plaques de céramique ou de métal, ou sa propre recherche incorporant un fil conducteur dans des manchettes sans doigts à moteur électrique qui distribuent la chaleur sur la main du porteur. . Des matériaux réfléchissant les infrarouges, tels que des couvertures spatiales ou l'Omni-Heat de Columbia, existent, mais l'adaptabilité isolante intégrée du matériau de thermoconfort de Gorodetsky le distingue des autres.
La prochaine fois que vous vous retrouverez frisquet et que vous saisirez votre «pull de bureau», pensez-vous un jour: peut-être qu'un jour vous porterez une veste en cuivre et que pour vous mettre à l'aise, il vous suffira d'appuyer sur un bouton ou de tirer sur la manche. .
