Influence des conditions climatiques sur un capteur d'allongement souple, compatible textile

Influence of climatic conditions on a flexible textile strain sensor

¹ Laboratoire de Génie et Matériaux Textiles (GEMTEX) – ENSAIT, 2 allée Louise et Victor Champier, BP 30329, 59056 Roubaix, France
² Institut d'Électronique de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN), Cité Scientifique, avenue Poincaré, BP 60069, 59652 Villeneuve D'Ascq, France

Reçu : 9 Février 2009
Accepté : 25 Février 2009

Résumé

Dans le cadre du développement de vêtements intelligents et de systèmes interactifs, il y a un besoin important d'évaluer les déformations des structures souples. Les capteurs d'allongement classiques (métalliques ou fibres optiques) étant mal adaptés aux textiles dans la mesure où ils ne sont ni très souples, ni très élastiques, nous avons développé une nouvelle génération de capteurs piezorésistifs basée sur un composite polymère conducteur. Ce composite, réalisé à partir d'un mélange en voie solvant de nano-particules de noir de carbone et d'une matrice polymère composeé d'un élastomère thermoplastique, est déposé directement sur un tissu. Le capteur obtenu est ainsi capable, via le changement de résistance électrique, de rendre compte de l'allongement de la structure support. La première partie de l'étude est dédiée à la réalisation des capteurs et à leur caractérisation électromécanique de base. L'étude de l'effet des conditions climatiques extérieures telles que la température (T) et l'humidité relative (HR) sur le capteur textile est ensuite plus particulièrement décrite. Les résultats obtenus à partir des cycles de simulation en T/HR dans une enceinte climatique sont exposés, analysés et discutés. Le but final de ce travail est de modéliser mathématiquement le comportement du capteur dans des conditions atmosphériques réelles et variables.

Abstract

Many smart textiles or interactive systems can be found today on the market, and there is often a need for the development of these innovative materials to evaluate their deformation. Traditional strain sensors (metallic or optical fibres) are however not well adapted to textile materials because they are not very flexible. We have therefore developed a new generation of piezoresistive sensors based on a conductive polymer composite for this textile application. The composite, obtained via a solvent-mixing process of carbon black nanoparticles and a thermoplastic elastomer as polymer matrix, is deposited directly on the textile substrate. The deformation of the textile material is evaluated through the change in electrical resistance of the sensor. The design and electro-mechanical characterization of the sensors are described in this paper. The influence of climatic conditions such as temperature (T) and relative humidity (HR) on the sensor behavior is particularly studied. The results of T/HR simulation cycles obtained with a climatic chamber are presented, analyzed and discussed. The final aim is to obtain a mathematical model for the sensor response in real and variable atmospheric conditions.