L'Université nationale de Singapour a intégré un écran tactile dans une manche à l'aide de fibres électroniques capables d'afficher des images, de détecter les pressions et de se connecter sans fil à d'autres appareils. Le prototype, présenté comme le premier de ce type incorporé à un vêtement, conserve la flexibilité, la respirabilité et la possibilité de lavage d'un tissu conventionnel, a rapporté TechXplore, portail spécialisé en science et technologie.
La manche contient 54 fibres de pixels sur l'avant-bras, chacune avec 96 diodes LED, formant un écran de 96 par 54 pixels. Le système mesure 168 par 105 millimètres, reproduit 256 couleurs à 30 images par seconde et prend en charge plusieurs touches simultanées.
Le développement, décrit dans la revue Nature, vise à remplacer les panneaux plats et rigides des téléphones et des ordinateurs par une interface graphique utilisateur intégrée directement dans le fil.
Plus de 5 000 puces connectées à l'intérieur d'un fil
L'équipe a conçu une méthode programmable pour créer des points de connexion sur de minuscules câbles isolés exactement là où chaque microprocesseur doit être placé. Un laser expose ces zones et un système d'humidification contrôlée dirige la soudure fondue vers les points définis.
La technique a permis de relier plus de 5 000 puces par plus de 20 000 connexions électriques. Par la suite, la bande de LED interconnectées a été intégrée dans une fibre multicouche par un processus de étirement thermique. Le résultat est un fil d'un millimètre d'épaisseur et de 10 mètres de longueur, avec des couches destinées à l'affichage d'images et à la détection tactile.
Une couche située sous les LED détecte le contact : en appuyant sur la fibre, un circuit est complété, le signal identifie l'endroit de la touche et le pixel le plus proche s'illumine. Chaque ligne dispose de son propre canal de contrôle, de sorte qu'une panne n'interrompt pas le fonctionnement des fibres voisines.
Le professeur adjoint Tural Khudiyev, du Département de science et d'ingénierie des matériaux de la Faculté de design et d'ingénierie et directeur de la recherche, a expliqué le défi technique : « Une fibre a une géométrie unidimensionnelle et axialement symétrique, ce qui rend difficile la construction de circuits complexes avec les méthodes développées pour l'électronique bidimensionnelle conventionnelle. Nous avons surmonté cette limitation grâce à une nouvelle architecture d'interconnexion, qui permet d'intégrer et d'interconnecter des milliers de dispositifs microélectroniques le long d'une fibre ».
Un écran qui mesure également l'environnement et le corps
Au-delà des fibres de pixels, la manche intègre d'autres fils équipés de microphone, haut-parleur et de capteurs capables d'enregistrer le mouvement, de localiser le nord magnétique, de mesurer la température et de calculer la luminosité de l'environnement. Ces fonctions permettent d'utiliser une calculatrice, une galerie de photos, une boussole, des commandes vocales et la réception d'images via Bluetooth.
Le système peut diffuser des vidéos à 30 images par seconde ou à 25 images par seconde avec un audio synchronisé. Il fait également pivoter l'écran et ajuste la luminosité de manière automatique.
Lorsqu'une fibre avec capteur thermique est placée sous le bras, la manche peut mesurer et afficher la température corporelle. Les tests ont indiqué que l'émission de lumière et la réponse tactile sont restées quasi inchangées après 50 lavages avec de la lessive dans une machine à laver conventionnelle et après 1 000 flexions sur un rayon de cinq millimètres.
L'écran tissé conserve une respirabilité comparable à celle du coton, du polyester et du denim, et reste dans les limites de sécurité établies pour le contact avec la peau.
Capteurs textiles pour le suivi de la santé
Les chercheurs prévoient d'augmenter la résolution et la taille des écrans à l'aide de micro-puces plus petites et de fibres plus fines, compatibles avec la même méthode de fabrication. Comme les composants d'affichage et de détection sont répartis le long du fil, ces matériaux peuvent être tissés, brodés ou confectionnés avec des machines industrielles conventionnelles.
La technologie pourrait également intégrer le suivi des signes de santé et le retour d'information par le toucher. Khudiyev a indiqué : « La santé est une application particulièrement prometteuse. Un vêtement pourrait collecter en continu des informations physiologiques grâce à des capteurs basés sur des fibres et permettre à son porteur d'accéder à ces informations et d'interagir avec elles directement à travers ses vêtements ».
Le chercheur a ajouté que la combinaison avec l'intelligence artificielle pourrait offrir un suivi, une assistance et des réponses personnalisées. « Tout comme les smartphones ont rendu possibles des applications difficiles à imaginer lors de leur apparition, les interfaces graphiques sur les vêtements pourraient, en fin de compte, donner lieu à des applications entièrement nouvelles qui n'existent pas encore », a-t-il conclu.
