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Les
technologies du futur
Des
vêtements intelligents (II) Un chemisier équipé de LED
présenté au SIGGRAPH Fashion Show qui fait largement appel à
l'industrie de l'électronique et informatique. Doc SIGGRAPH. Les
tissus de haute technologie font déjà partie de notre quotidien. On les
retrouve dans les vêtements de travail ou sportifs adaptés aux conditions
extrêmes (en aluminium, en fibre de carbone, avec airbags, etc),
les tenues de combat, les combinaisons
des astronautes, NBC et les protections contre le feu (ignifugées pour les
pompiers, thermo-régulatrices pour les pilotes de F1). A titres civil et familial nous avons
également des chances de porter à l'avenir des vêtements encore plus originaux
et d'un nouveau genre. Ainsi
que nous l'a démontré l'exposition "Lille3000
- Futurotextiles" qui s'est tenue à Lille du 14 octobre 2006 au 14 janvier
2007, le développement des technologies de l’information allié à celui des
télécommunications et des textiles ainsi qu'une miniaturisation toujours plus
poussée des composants électroniques a ouvert la voie à des vêtements intelligents,
intégrant des capteurs divers, nous transformant en utilisateur "branché",
un qualificatif qui "reflète bien l'ère de son temps" et plus qu'on
ne le pense ainsi que nous allons le découvrir, car ces mots cachent en
réalité plusieurs niveaux de lecture. Des
vêtements plus fonctionnels Le
film "Back to the Future"
de Robert Zemeckis (1985), dont voici le site
d'un fan francophone, nous a fait croire à travers les vêtements de Marty McFly que nous
porterions bientôt une "bouée autonettoyante" en guise
de doudoune et des bottines à fermeture automatique. Et pourquoi
pas après tout ? Nous
n'en sommes pas très loin quand on voit la structure de certaines
fibres synthétiques comme le "Polar" fabriqué par Malden
Mills, dépositaire de la griffe Polartec,
qui sont aussi chaudes qu'une doudoune avec l'avantage d'avoir l'épaisseur d'une veste
d'été ou qui n'ont plus plus besoin d'être repassées ou qui se tachent difficilement. En
ce XXI
L'Oricalco par exemple, la seule matière précieuse connue des Atlantes selon Platon, est un nouveau tissu qui a permis de fabriquer une chemise à mémoire de forme dont les manches se relèvent quand il fait chaud. Le tissu est à base de Nitinol, un alliage à mémoire de forme (AMF) contenant du nickel et du titane. L'Oricalco a été développé en 2001 par l’Agence spatiale italienne, Grado Zero Espace, dans le cadre d’un programme de transfert de technologies initié par l’ESA. Voyez cette vidéo sur YouTube. Seul inconvénient, actuellement ce tissu revient à 2000 € le mètre, la chemise à environ 3000 € ! Notons qu'en son temps, le Nylon (1935), le Teflon (1937) ou le Kevlar (1970) inventé par DuPont (du Pont de Nemours) était également excessivement cher. Demain les vêtements seront plus fonctionnels. Ils seront associés à des accessoires et présenteront des caractéristiques que commencent à peine à imaginer les couturiers. Selon Ingrid Johnson, professeur en développement textile et marketing au Fashion Institute of Technology de New York, les nouvelles fibres synthétiques sont plus petites et plus douces que le polyester (plastique) d'hier. Si certains couturiers classiques travaillent encore exclusivement le lin, la laine, le coton et le cuir, les jeunes stylistes de la société Nano-Tex.n'ont aucun a priori à travailler le plastique, le métal ou même d'allier le coton à la nanotechnolgie. Nano-Tex et les couturiers nous annoncent que nous porterons des chemises aussi douce que de la soie qui ne devront plus être repassées (certaines griffes en proposent presque), des chemises odorantes ou équipées de LED porteuses de messages, des chemises anti-UV qui changeront de couleur pour s'adapter au rayonnement solaire, des tee-shirts qui réguleront notre chaleur corporelle et des pantalons qui nettoieront seuls les petits taches. Leur secret ? La micro-encapsulation : des textiles incorporant de minuscules capsules chargées de produits actifs, cosmétiques ou médicaux. Ce jour là, les sociétés de nettoyage et autres teinturiers pourront bien fermer leur porte ! Des vêtements branchés et communicants
A la manière des systèmes de communication de "Star Trek", les vêtements pourront également se transformer en émetteur-récepteur. Le col, le revers de la manche ou du gant contiendra une antenne souple et un micro-émetteur capable de recevoir et transmettre des informations par ondes ultra-courtes jusqu'à la première borne relai. Ces accessoires trouveront par exemple des applications sur les chantiers ou auprès des équipes d'intervention ou celles assurant la sécurité. Le fabricant O'Neill par exemple, qui sponsorise également la compétition de ski "O’Neill H3 Camp Backpack", propose déjà à la vente la collection "H3.series" comprenant des pochettes, des survêtements de ski et des gants de snowboard équipés d'un iPod (lecteur compatible MP3) relié soit à une oreillette bluetooth soit à des boutons de contrôle incorporés à même le tissu. Les vêtements seront aussi branchés, équipés d'une puce (voir plus bas) et disposeront d'un écran souple ou d'une micro-caméra embarquée. Cette mode passionnera les jeunes branchés à la recherche de tendances pouvant affirmer leur personnalité, leur identité et leur rapport aux autres dans la société numérique. Car au-delà de la prouesse technologique ou du simple plaisir, l'enjeu des vêtements interactifs "communicants", n'est pas uniquement d'ordre affectif, sensuel ou pratique. Les vêtements intelligents peuvent jouer un rôle dans la société et avoir impact direct sur notre santé, voire nous sauver la vie. Comme il existe déjà des bracelets biométriques, ces futurs vêtements pourront transmettre des informations vitales à un ordinateur ou un tiers : le rythme cardiaque, la pression sanguine ou le taux de gaz carbonique que vous insufflez. A l'image des gants interactifs des snowboarders ou des amateurs de réalité virtuelle, ces vêtements seront le plus souvent supports de technologie, équipés d'éléments de communications et autres capteurs. Preuve du progrès en ce domaine, en 2004 la styliste Elisabeth de Senneville a proposé ses collections de "vêtements communicants" à France Telecom. Dans un futur très proche, les vêtements intelligents intégreront les composants électroniques au coeur même de la fibre et non plus sous forme d’objets extérieurs au vêtement. C'est le vêtement lui-même qui sera alors considéré comme une interface de protection communicante. A lire : Le premier salon d'habillage holographique
Des vêtements à puce Les vêtements que nous porterons demain pourront également être équipés de puces électronique (processeurs) tout comme les supports publicitaires, le sac à main de madame, les sacs en plastique ou la poubelle écologique. Ce jour là vous pourrez dire sans complexe que vous avez un "sac à puces" sans pour autant indisposer vos amis ! Pour les sportifs, il existe déjà des tee-shirts, des vestes et des chaussures contenant des capteurs électroniques qui transmettent des informations biométriques. En couplant cette technologie aux neurosciences, on peut imaginer d'ici une ou deux générations capter directement les informations en provenance du cerveau. Quant à l'idée de transmettre au sportif des informations par le même canal ou par un implant cervical, cela à peu de chance d'être accepté car personne n'appréciera cette intrusion dans notre cerveau. Cette évolution vers le vêtement intelligent sera couplée à l'application généralisée des écrans souples et des transpondeurs constitués de radio-étiquettes adhésives d'identification, les fameuses puces RFID (Radio-Frequency Identification) dont le sujet mérite bien quelques explications car cette invention ne fait pas que des heureux. A lire : La généralisation des puces RFID
En effet, si la puce RFID nous soulage déjà de quelques contraintes et facilitera à l'avenir nos démarches quotidiennes, elle présente également des limites et si nous n'y prenons garde, sa généralisation risque à terme de réduire notre liberté et les principes fondamentaux de la démocratie. L'invisibilité Qui n'a pas rêvé un jour de se dissimuler au regard des autres ? Parmi toutes les stratégies de dissimulations, l'invisibilité est sans conteste l'une des plus fantastiques que le cinéma de fiction maîtrise depuis plus d'un siècle.
Rappelez-vous "l'homme invisible" de H.G.Wells, le "cloaking device" de "Star Trek", les ennemis invisibles de Superman dans la série "Smallville", le dispositif d'invisibilité du "Terminator" ou encore la "cap d'invisibilité" d'Harry Potter. L'invisibilité est une technologie qui intéresse au plus haut point l'armée et les scientifiques, notamment les physiciens. Mieux que le mimétisme (les chromatophores de la pieuvre ou du caméléon), l'invisibilité se base sur l'homochromie, la propriété d'un corps à "se fonde dans le décor". De nombreuses méthodes permettent en théorie d'obtenir cet effet. Toutefois, les applications restent à ce jour encore très rares. L'une d'entre elles a été développée par le Tachi Laboratory de l'Université de Tokyo (qui, notons en passant est présent au Show SIGGRAPH). La personne qui veut se rendre invisible doit porter une sorte d'imperméable brillant et celle qui l'observe doit se placer à un certain endroit par rapport à elle. Si elle se décale de l'axe, elle la verra normalement portant son espèce d'imperméable. Vous trouverez plus d'explications dans ce fichier PDF (342 KB) préparé par le Tachi Lab.
Une autre manière de se rendre invisible consiste à exploiter la technologie dite plasmonique fondé sur le couplage photon-plasmon (nuage électronique oscillant). En septembre 2007, Vladimir Shalaev et son équipe de l'Université américaine de Purdue ont fabriqué le premier appareil d'invisibilité plasmonique appliqué au spectre visible. Mais n'en espérez pas encore un "cloaking device à la Star Trek" car le dispositif ne fonctionne qu'en deux dimensions, en lumière monochromatique cyan, à très petite échelle et sur des objets en or. Les chercheurs sont toutefois parvenus à agir sur les plasmons avec suffisamment d'efficacité pour les diriger autour de l'objet à dissimuler mesurant 10 microns de diamètre, comme l'eau d'une rivière est déviée autour d'un rocher, le rendant invisible (voir l'image ci-dessous). "Il est cependant improbable que l'appareil soit parfaitement invisible" et il ne fonctionne pas pour des objets tridimensionnels reconnaissent les chercheurs. Ce processus d'interaction lumière-matière est très efficace en terme d'énergie par volume. Cette technologie peut être utilisée dans le domaine de l'optique guidée notamment. Elle permet par exemple de localiser et de diriger une onde lumineuse dans des espaces très inférieurs à la longueur d'onde. Les applications de la plasmonique pourraient révolutionner l'informatique en remplaçant notamment la fibre optique pour transporter les signaux et pour communiquer à courte distance sur un microprocesseur. Evidemment son application la plus attendue est dans le domaine militaire. Pour le grand public, aujourd'hui les chercheurs ont déjà mis au point des textiles dont la couleur change selon l'intensité de rayonnement solaire ou d'une impulsion électrique. Des entreprises sont sur le point de commercialiser des tee-shirts "caméléons" pouvant passer de la couleur orange au bleu. Mais ce ne sont que des gadgets comparés à l'invisibilité qui exploite les matériaux rétroréfléchissants ou la technologie plasmonique. A lire : Des chercheurs ont rendu un objet invisible (Technologie exploitant la plasmonique de surface, Vladimir Shalaev et al.)
Comme dans les "James Bond", des matériaux rétroréfléchissants peuvent déjà décorer les portières des automobiles ou les véhicules militaires, y compris les avions. Le principe se base sur un appareillage électronique fixé sur la face arrière de l'objet à dissimuler et capable de traiter la lumière du paysage afin de rendre l'objet artificiellement transparent. Si cette technique fonctionne dans le spectre visible, elle peut également être adaptée aux ondes radars et aux infrarouges, transformant les objets ou les personnes en corps "furtifs" comme le disent les militaires. Ce jour là, les magiciens devront inventer d'autres tours pour duper le public ! Notons au passage que l'encre invisible est une substance uniquement sensible au rayonnement UV. Les métamatériaux Qu'est-ce qu'un métamatériau ? Le professeur Sir John Pendry fut le premier à mettre au point des fibres de carbone pouvant refléter les ondes micro-ondes de façon inhabituelle. D'autres matières offrent un indice de réfraction négatif. On appelle ces matières des métamatériaux. Il s'agit de matériaux composites artificiels qui tirent leurs propriétés particulières non pas de leur composition mais de leur structure. Pour être efficace, la structure doit avoir la même échelle que la longueur d'onde utilisée. Ainsi un métamatériau affectant la lumière doit exploiter la nanotechnologie tandis qu'il peut être à l'échelle du centimètre pour influencer les ondes radios et les micro-ondes. C'est dans cette gamme de fréquences que des applications verront bientôt le jour. Le projet de l'USAF C'est dans ce contexte futuriste que l'USAF a publié une offre publique portant sur des "Applied Metamaterials for Antennas". Le but est de démontrer que des métamatériaux pourraient améliorer les performances des antennes, et notamment en "améliorant la forme des beams et des lobes de rayonnement; en améliorant la gamme d'accord de la fréquence centrale; en améliorant la bande passante; en réduisant la taille, le poids et l'épaisseur des antennes et en fabriquant des antennes isogones flexibles. L'objectif technique global de cette recherche consiste à améliorer les métamatériaux afin qu'ils offrent de faibles pertes électriques tout en permettant de contrôler la permittivité et la perméabilité dans un spectre de fréquences compris entre 20 MHz et 10 GHz". En langage clair, l'USAF souhaite fabriquer de meilleures antennes pour une même taille. En particulier, ils s'intéressent aux antennes isogones intégrables aux surfaces, plutôt que collées à celles-ci comme c'est le cas actuellement. Ce genre d'antenne s'utilise essentiellement dans les avions et les drônes (UAV). En complément, les antennes en métamatériaux peuvent améliorer les performances des radars et de toutes les télécommunications par ondes-courtes. Des applications civiles Il y a également un immense potentiel commercial dans cette technologie. Une antenne faite de métamatériaux ne signifie pas simplement que la réception par radio sera améliorée pour les petites antennes. Ce projet signifie également que les GSM pourront tirer profit d'un signal plus faible et utiliser moins de puissance. Il en va de même pour les technologies Wi-Fi, Bluetooth et autres systèmes sans fil. Grâce aux métamatériaux, c'est le futur paysage urbain qui pourrait être transformé le jour où les antennes de TV extérieures, les antennes paraboliques et les pylônes des relais GSM seront remplacés par des antennes isogones.
L'offre publique de l'USAF propose le développement d'un programme qui s'étendra tout d'abord sur trois ans et qui étudiera également les métamatériaux optiques. Bien sûr personne n'envisage sérieusement de fabriquer un "cloaking device" à la Star Trek, hélas. Le programme de recherche concerne des applications liées au pointage optique par faisceau IR, les systèmes optiques compacts, les miroirs, les circuits optiques, les interfaces, les filtres, les limiteurs, etc. Ce genre de technologie pourrait conduire à la fabrication de systèmes offrant une capacité de stockage plus élevée et trouver par exemple des applications dans les supports optiques comme les DVD. En astronomie, un "objectif" plat en métamatériau (Cf. U.Toronto) pourrait supprimer le problème de la diffraction qui limite le grossissement des télescopes et d'autres circuits optiques. Ainsi qu'on le voit, le domaine des métamatériaux va rapidement se développer et personne aujourd'hui ne peut prévoir les découvertes qui se feront au-delà des trois prochaines années. L'avenir reste passionnant. Prochain chapitre |
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