Contribution au développement des textiles intelligents fiables et lavables : standards et caractérisation

Nous vivons une époque où la modernisation et la numérisation se développent rapidement. Les entreprises attirent leurs clients grâce à des techniques nouvelles et des gammes de produits personnalisés. Cette concurrence a favorisé le développement de secteurs nouveaux et hybrides pour améliorer la satisfaction des clients. Au cours des dernières décennies, de nouveaux produits, impossibles à imaginer dans le passé, ont emargé. En même temps, l'utilisation des vêtements a suivi l'évolution de l’humanité, depuis son apparition. Le concept de vêtement a débuté par le remplacement des feuilles utilisées pour couvrir certaines parties du corps. Aujourd'hui, ces vêtements sont beaucoup mieux adaptés à l'utilisateur et sont utilisés dans divers domaines, tels que la médecine, le sport, l'armée et différents projets liés à la défense. Ces nouveaux vêtements, avec des fonctions additionnelles, ont complètement changé la façon d'utiliser et de développer des textiles et c'est la raison pour laquelle le textile n'est plus une industrie indépendante, mais un mélange de différentes industries travaillant ensemble sous réserve des fonctionnalités intégrées définies par l'utilisateur. Les textiles polyvalents et à fonctionnalités améliorées peuvent contenir un ou plusieurs composants intelligents, textiles ou non textiles, tissés, brodés, cousus, intégrés ou attachés à l'aide de différentes techniques disponibles. En fonction des besoins, ces composants sont des capteurs, des actionneurs et des antennes, des unités de traitement, des dispositifs de collecte d'énergie et de transmission de puissance. Ces textiles portables avancés sont appelés textiles intelligents, électronique portable, e-textiles, vêtements intelligents, textroniques, etc.Pour progresser dans cette nouvelle partie immergée de l'industrie textile, il est important de comprendre les exigences et les problèmes liés à cette approche hybride. Les textiles intelligents sont constitués de composants provenant principalement des industries textile et électronique. Ces deux industries sont bien développées et disposent déjà de normes et de standards liés à chaque problème. Cependant, ces normes ne peuvent pas être appliquées aux systèmes e-textiles tels quels et une modification, ou le développement de nouvelles normes, est nécessaire pour rendre ces e-textiles fiables et acceptables pour les clients.Cette thèse de doctorat est consacrée à l’étude et à la mise en évidence des difficultés auxquelles le marché des textiles électroniques est confronté en termes de fiabilité et de lavabilité. Les différentes options de lavage disponibles sont analysées avec la mise en évidence des différences entre elles, afin de mieux comprendre comment sélectionner l'option de lavage la plus appropriée pour les systèmes e-textiles. Un accéléromètre a également été utilisé pour des analyses de contraintes dans le tambour de machine à laver pour de mettre en évidence les protocoles de tests mécaniques standardisés disponibles qui peuvent être utilisés comme simulation de dommages équivalents, sans le processus de lavage. Différents composants des e-textiles, y compris les composants détachables et les composants fixes, sont étudiés séparément pour déterminer les contraintes de lavage sur chacun de ces composants en termes de fonctionnalité. Enfin, un modèle de simulation a été proposé pouvant être utilisé pour identifier les dommages causés par le lavage et les prévisions de fiabilité, sans avoir à laver les systèmes e-textiles. Les protocoles standards requis pour leur adaptabilité chez les clients sont discutés et la modification des normes actuelles ainsi que les modifications nécessaires sont présentés dans cette étude.We live in an era where modernization and digitalization are increasing rapidly, and industries attract their customers with novel techniques and customized product ranges. This competition increased the development of new and hybrid fields for customers satisfactions. In recent decades we have a lot of modern innovative notations that ancient peoples can’t even imagine. Similarly, textiles usage, especially as the wearing element, has a vast history in human evolution since ancient times. The wearing cloth concept started as the replacement of leaf used for covering body parts, but now day’s textile wearable have multiple included options along with wearing requirements. Nowadays these user-defined textile wearable are being used in diverse fields ranging from medical, sports, military, and different defense-related projects. These new add-ons completely changed the way to use and develop wearable textiles. That’s why now textile has not remained an independent industry but a mixture of different sectors working together subject to the integrated user-defined functionalities. Multipurpose and improved functionality textiles may comprise one or several textile or non-textile smart components that were weaved, embroidered, sewed, integrated, or attached using different available techniques. Based on requirements, these components can include sensors, actuators, and antennas, processing units, energy harvesting, and power transmitting devices. These advanced wearable textiles are usually named smart textiles, wearable electronics, e-textiles, smart clothing, textronic, etc.It is essential to understand the requirements and problems related to this hybrid industry if we want to progress in this new immerging part of the textile industry. The electronic textile consists the components mainly from the textile and electronic industry. Both sectors are well-developed and already have norms and standards related to each problem. But these standards can’t be applied to the e-textile systems as it is, and modification in these standards or development of new standards is required to make these e-textile products reliable and acceptable for customers.This research is planned to investigate and highlight the difficulties the e-textile market faces in terms of reliability and washability. Different available washing options were studied to highlight the differences among them and understand the most suitable washing option for e-textile systems. The accelerometer device was used for stress analyses in the washing drum to highlight the available mechanical standardized test protocols that can be used as the simulation of equivalent damages without the washing process. Different e-textile components, including detachable and permanently fixed ones, are investigated for the washing stresses separately in terms of their functionality. Finally, a simulation model was proposed that can be exercised for wash damages and reliability predictions without actually washing the e-textile systems. Standard protocols required for their customers' adaptability are discussed, and necessary additions are presented in this study