En France, le bâtiment représente 43% de l’énergie totale consommée, dont la plus grande partie (65%) est dédiée aux systèmes de chauffage et de refroidissement. En déplaçant la problématique à l’échelle d’une personne plutôt que du bâtiment, le projet POCOMA vise à apporter une solution pour réduire cette consommation. Nous proposons de concevoir des membranes polymères modifiant, dans le moyen IR, les propriétés des textiles auxquels elles sont fixées, agissant ainsi sur le principal mécanisme de transfert de chaleur du corps humain au repos. Nous étudierons dans ce cadre deux structures, qui pourront également être couplées : des membranes polymères chargées en nano voire micro particules et des membranes structurées en cristal photonique aux longueurs d’onde du moyen IR.
Le consortium possède déjà une expertise sur la thématique, aussi, plus que la démonstration de principe qui a déjà été réalisée précédemment, nous visons l’obtention de démonstrateurs avec un TRL5 compatibles avec l’application (matériaux, taille et procédé). La présence de la société DAMART, reconnue sur la thématique, permettra de tenir compte des contraintes spécifiques liées à l’application textile pour l’habillement.
Le projet se compose de 4 volets : la modélisation des membranes, leur fabrication à l’échelle du laboratoire et leur caractérisation mais également un aspect industrialisation avec la recherche de procédés de fonctionnalisation des textiles et de fabrication des structures compatibles avec l’échelle industrielle.
La modélisation des structures permettra de prédire leur comportement à la fois optique, dans le moyen infra-rouge, et thermique. Elle tiendra compte de la structuration à l’échelle microscopique et/ou de la charge (micro ou nanoparticules) des membranes. Elle s’appuiera sur des modèles établis dans de précédents travaux mais en explorant de nouvelles possibilités, telles que l’augmentation de la taille des nanoparticules au-delà du micron, s’approchant ainsi de la longueur d’onde d’intérêt, ou encore l’effet de l’humidité sur les propriétés optiques et thermiques.
Concernant la fabrication, le principal défi consiste à utiliser des procédés pouvant être industrialisés par la suite. Les procédés de dépôt « layer by layer » pour les membranes chargées et de « hot embossing » pour les membranes microstructurées seront les principaux axes d’études. Cependant d’autres solutions permettant de produire rapidement des échantillons seront également utilisées. Par ailleurs, l’électrospinning sera étudié également comme une voie permettant d’allier les 2 stratégies proposées.
Le volet caractérisation s’organisera d’une part autour de la détermination des caractéristiques (indices optiques complexes) des matériaux dans le moyen infrarouge, domaine peu exploré dans la littérature et pourtant nécessaire à la simulation de nos structures. D’autre part, les membranes et les complexes membranes/textiles fabriqués seront également qualifiés au regard de leurs propriétés optiques et thermiques. Les résultats de ces caractérisations seront confrontés à la simulation. Afin de pouvoir caractériser de façon qualitative des échantillons de petites dimensions produits en laboratoire, la mise en place d’un dispositif de caractérisation thermique aux performances améliorées (sensibilité) sera entreprise dans le cadre de ce projet.
Enfin, le passage à des échantillons de tailles et structures compatibles avec des tests normalisés sera abordé. La fonctionnalisation des textiles par les membranes microstructurées sera effectuée soit par lamination sur textile de membranes déjà structurées, soit par enduction puis structuration, solutions plus compatibles avec l’industrie textile. DAMART qualifiera ensuite les démonstrateurs produits en termes d’efficacité thermique, de confort et de résistance à l’usage.