Des chercheurs de l’Institut de Science et Technologie Daegu Gyeongbuk (DGIST) en Corée du Sud ont conçu un nouvel appareil de collecte d’énergie capable de générer de l’électricité lorsqu’il est intégré dans des tissus élastiques. Cet appareil peut récolter de l’électricité grâce à des “wearables” (vêtements) au fur et à mesure que les utilisateurs se déplacent et effectuent leurs activités quotidiennes.
Collecte d’énergie triboélectrique ou piézoélectrique
Entre les collecteurs d’énergie triboélectriques et piézoélectriques, les chercheurs ont choisi la seconde option.
Un collecteur d’énergie triboélectrique fonctionne grâce à l’effet triboélectrique, qui se produit lorsque certains matériaux entrent en contact et se séparent, générant ainsi des charges électriques.
Un nanogénérateur triboélectrique (TENG) opère de cette manière. Un flux d’électricité est produit lorsque les composants entrent en contact de manière répétée puis se séparent, par un mouvement ou une vibration, par exemple. Les TENG sont particulièrement adaptables, capables de recueillir l’énergie des activités quotidiennes telles que la marche, ou des forces naturelles comme le vent, les rendant idéaux pour alimenter des appareils portables, des capteurs environnementaux et d’autres dispositifs autonomes.
Les collecteurs d’énergie piézoélectriques exploitent des matériaux qui produisent de l’énergie lorsqu’ils sont comprimés, étirés ou manipulés physiquement. Ces matériaux, incluant des polymères, céramiques et quartz, convertissent vibrations, pression et mouvement en énergie électrique. Ils peuvent capter l’énergie provenant de vibrations de machinerie industrielle, de mouvements humains quotidiens et d’autres phénomènes mécaniques.
Contrairement aux collecteurs piézoélectriques classiques, généralement constitués de matériaux organiques ou composites, les chercheurs (dirigés par le professeur Jang Kyung-In) ont préféré utiliser du titanate de zirconate de plomb (PZT). Ce matériau présente une efficacité piézoélectrique bien supérieure à celle des matériaux collecteurs conventionnels, facilitant ainsi une collecte sensible d’énergie lors des mouvements humains lorsque des dispositifs d’énergie peuvent s’y associer.
Bien que le PZT soit souvent fragile, le professeur Kyung-In et son équipe ont su transformer ce matériau en une forme tridimensionnelle qui résiste à la déformation, palliant ainsi sa fragilité tout en maintenant une haute efficacité énergétique.
« Le développement de cette technologie de collecte d’énergie piézoélectrique extensible et hautement efficace représente une avancée significative de cette recherche », a déclaré le professeur Kyung-In à EurekAlert. « Nous espérons que cette technologie sera bénéfique après commercialisation, menant à l’utilisation pratique de collecteurs d’énergie portables », a-t-il ajouté.
Les chercheurs ont élaboré un design d’électrode spécifique, séparant les électrodes en segments adaptés à la courbure de l’appareil. Ce concept innovant a considérablement accru la génération d’énergie en évitant l’annulation des charges lors des déformations. Cette invention a permis d’atteindre une efficacité 280 fois supérieure à celle des collecteurs piézoélectriques classiques. L’expérience a été financée par la Fondation Nationale de Recherche de Corée et le Programme de Recherche Bio-Digital de NAVER.
Sources et références de l’article
– Conception d’électrodes spécifique à la courbure pour un nanogénérateur piézoélectrique inorganique extensible en trois dimensions. Yea, J.; Ha, J.; Lim, K.S.; Lee, H.; Oh, S., et al. Décembre 2024. ACS Nano
– PiezoRobotics. Collecte d’énergie piézoélectrique.
Points à retenir
- La collecte d’énergie à partir du mouvement humain est un domaine de recherche en pleine expansion, avec des implications pratiques pour les appareils modernes.
- Les matériaux piézoélectriques utilisés par les chercheurs offrent une capacité d’absorption d’énergie supérieure par rapport aux techniques traditionnelles.
- La conception innovante des électrodes contribue à une optimisation de la génération d’énergie, un élément crucial pour le développement de dispositifs autonomes.
En somme, cette innovation illustre le potentiel des avancées technologiques dans le domaine de la collecte d’énergie, réfléchissant à l’avenir des dispositifs portables et à la manière dont ils pourraient transformer nos interactions avec l’électricité au quotidien. Quels autres usages pourrait-on imaginer dans le cadre de cette technologie ?