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Des ingénieurs de l’Université de Californie à San Diego ont mis au point un patch portable pouvant fournir un refroidissement et un chauffage personnalisés à la maison, au travail ou en déplacement. Ce patch doux et extensible refroidit ou réchauffe la peau de l’utilisateur à une température confortable et la maintient à mesure que la température ambiante change.

Un patch pour des vêtements intelligents

Il est alimenté par une batterie flexible et extensible et peut être intégré dans les vêtements. Les chercheurs disent que le porter pourrait aider à économiser de l’énergie sur la climatisation et le chauffage.
« Ce type d’appareil peut améliorer votre confort thermique personnel, que vous voyagiez par une journée chaude ou que vous ayez trop froid dans votre bureau », a déclaré Renkun Chen, professeur d’ingénierie mécanique et aérospatiale à l’UC San Diego, qui a dirigé l’étude.
«Si le port de cet appareil peut vous mettre à l’aise dans une plage de températures plus large, vous n’aurez plus besoin de baisser le thermostat en été ni de chauffer autant en hiver», a déclaré Chen. Garder la température de consigne d’un bâtiment plus élevée de 12 degrés pendant l’été pourrait réduire les coûts de climatisation d’environ 70%, a-t-il noté.
Il existe une grande variété d’appareils de chauffage et de refroidissement individuels sur le marché, mais ils ne sont pas les plus pratiques à porter ou à transporter. Certains utilisent un ventilateur et d’autres doivent être trempés ou remplis de liquide tel que de l’eau.
Chen et une équipe de chercheurs de la faculté d’ingénierie de l’Université San Diego Jacobs de l’UC ont conçu leur appareil de manière à être confortable et pratique à porter. Il est flexible, léger et s’intègre facilement dans les vêtements.

Il est composé d’alliages thermoélectriques

Ce patch est composé d’alliages thermoélectriques, des matériaux qui utilisent l’électricité pour créer une différence de températures et inversement, pris en sandwich entre des feuilles d’élastomères extensibles. L’appareil refroidit ou chauffe physiquement la peau à une température choisie par le porteur.
«Vous pouvez le placer sur des endroits qui ont tendance à se réchauffer ou à se refroidir plus rapidement que le reste du corps, tels que le dos, la nuque, les pieds ou les bras, afin de rester à l’aise lorsqu’il fait trop chaud ou trop froid», a déclaré le premier auteur Sahngki Hong.
Les chercheurs ont intégré un prototype du patch dans un brassard maillé et l’ont testé sur un sujet de sexe masculin. Les tests ont été effectués dans un environnement à température contrôlée. En deux minutes, le patch a refroidi la peau du testeur à une température de 30 degrés Celsius. Il a gardé la peau du testeur à cette température, même lorsque la température ambiante variait entre 23 et 36 degrés Celsius.

Le but ultime est de créer des vêtements intelligents

Le but ultime est de combiner plusieurs patchs pour créer des vêtements intelligents pouvant être portés pour un refroidissement et un chauffage personnalisés. Les ingénieurs ont donc conçu des dispositifs électroniques «souples» capables d’être étirés, de se plier et de se tordre sans compromettre leurs fonctions électroniques.
Un patch mesure 5 × 5 cm et utilise jusqu’à 0,2 watt de puissance. L’équipe de Chen estime qu’il faudrait 144 patchs pour créer un gilet rafraîchissant. Cela consommerait environ 26 watts au total pour garder un individu au frais par une journée chaude moyenne, par temps de chaleur extrême, la consommation d’énergie estimée grimperait à 80 watts, ce qui correspond à peu près à la consommation d’un ordinateur portable. En comparaison, un système de climatisation conventionnel utilise des dizaines de kilowatts pour refroidir un bureau entier.
Les chercheurs ont noté qu’il est plus économe en énergie de refroidir une personne qu’une grande pièce. «S’il n’y a qu’une poignée d’occupants dans une pièce, vous consommez essentiellement des milliers de watts par personne pour le refroidissement. Un appareil comme ce patch pourrait réduire considérablement les factures de refroidissement », a déclaré Chen.

Une application pourrait contrôler ce patch dans le futur

L’équipe travaille actuellement sur des correctifs qui pourraient être intégrés à un gilet de refroidissement et de chauffage. Ils espèrent commercialiser cette technologie dans quelques années. «Nous avons résolu les problèmes fondamentaux. Nous nous attaquons maintenant aux grands problèmes d’ingénierie: l’électronique, le matériel et le développement d’une application mobile pour contrôler la température», a déclaré Chen.
Cette recherche a été est publiée le 17 mai dans la revue Science Advances.
Source : University of California – San Diego
Crédit photo sur Unsplash :  Ieva Vizule

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