Conception et adaptation de dispositifs électrochromes souples et conformables pour des applications textiles

Design and adaptation of flexible and conformable electrochromic devices for textile applications

• Auteur / Autrice : Edwin Bumenn
• Direction : Xavier Sallenave, Pierre-Henri Aubert, Cédric Plesse, Frédéric Vidal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Cergy
• Date : Soutenance le 03/03/2023
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physico-chimie des polymères et des interfaces (Cergy-Pontoise, Val d'Oise ; 1998-....)
• Jury : Président / Présidente : Vladan Koncar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Sallenave, Pierre-Henri Aubert, Cédric Plesse, Frédéric Vidal, Vladan Koncar, Philippe Blanchard, François Tran-Van, Sébastien Fagour
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Blanchard, François Tran-Van

Mots clés

Mots clés contrôlés

Textiles intelligents

Mots clés libres

Fibres électrochromes

Dispositifs électrochimiques

Textiles intelligents

Smart textiles

Electrocromic fibers

Electrochemical devices

Résumé

L'amélioration de la furtivité visuelle du matériel et des fantassins représente un enjeu majeur des forces armées opérationnelles. Les systèmes de camouflage actuels sont confrontés à l'évolution rapide des technologies de détection. Il est alors nécessaire de s'orienter vers des systèmes de camouflage adaptifs dont la signature visuelle est modulée, en temps réel, en fonction de l'environnement. Ces travaux de thèse ont pour but de concevoir et étudier des dispositifs électrochromes souples et conformables, modifiant leur signature optique dans la partie visible du spectre, pour des applications textiles. La restitution de la couleur se fait selon la synthèse soustractive, basée sur l'empilement ou la juxtaposition de dispositifs électrochromes monochromatiques cyan, magenta et jaune. Ceux-ci, développés dans ce mémoire, se présentent sous trois architectures différentes : des systèmes plans flexibles et conformables, des monofilaments, ou des fils textiles multifilaments. Ils s'apparentent tous à des cellules électrochimiques impliquant la présence : (i) de collecteurs de courant, (ii) d'une couche active (un polymère électrochrome), (iii) d'une couche de stockage de charges utilisée à la contre-électrode et (iv) d'un électrolyte. Selon leur configuration, le travail est réalisé sur un ou plusieurs de ces éléments afin d'optimiser la forme, les méthodes de dépôt et les performances électroniques et/ou électrochimiques. Les systèmes développés sont évalués par la possibilité de concevoir des dispositifs fonctionnels, stables électrochimiquement et colorimétriquement.

Improving the visual stealth of armed forces material and infantry is a major challenge. Current camouflage systems are faced with the rapid evolution of detection technologies. It is therefore necessary to move towards adaptive camouflage systems whose visual signature is modulated in real time, according to the environment. During the course of this work, flexible and conformable electrochromic devices, with optical changes in the visible part of the spectrum, have been developed for textile applications. The colour rendition is based on the subtractive synthesis involving the stacking or the juxtaposition of three monochromatic electrochromic devices cyan, magenta, and yellow. The devices developed have three different shapes: two dimensional systems flexible and conformable, monofilaments, or multifilament textile yarns. Regardless of their shape, electrochromic devices are assimilated to electrochemical cells with (i) a current collector, (ii) a storage layer, material that is used at the counter-electrode, (iii) an electrolyte and (iv) an active layer (an electrochromic polymer). A work is performed on one or more of these elements with a view to optimise their form, their electronic and/or electrochemical performances as well as their deposition method depending on the device configuration. The electrochromic systems are evaluated for their electrochemical and colorimetric stability, at least at short-term.