Nanogénérateurs pour charger des appareils portables

Une équipe d'ingénieurs de plusieurs universités a développé quelque chose qui, à l'avenir, aidera à résoudre le problème de décharge tardive des batteries des appareils électroniques portables tels que les téléphones portables, les smartphones, les tablettes et autres. Les gadgets peuvent être rechargés littéralement en déplacement, éliminant ainsi la nécessité de se connecter à une prise à l'aide d'un fil électrique.

Les nano-générateurs intégrés directement dans le boîtier ou dans le cas d'un appareil mobile vont collecter et convertir l'énergie de vibration d'une surface, telle que le siège passager d'une voiture en mouvement, en électricité et charger la batterie d'un appareil mobile, comme un smartphone.

Professeur agrégé de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université du Wisconsin à Madison, Xudong Wang, estime que le développement de cette idée conduira à la création d'une électronique personnelle à charge automatique.

Xudong Wang, avec son étudiant Yanchao Mao et les co-auteurs de l'Université Sun Yat-sen en Chine et de l'Université du Minnesota à Duluth, USA, a décrit leur invention, - mésoporeux nanogénérateur piézoélectrique, dans un article du magazine Advanced Energy Materials du 27 janvier 2014.

Le nanogénérateur utilise essentiellement un matériau polymère piézoélectrique appelé PVDF (polyfluorure de vinylidène). Les matériaux piézoélectriques sont intrinsèquement capables de générer de l'électricité par la force mécanique. Ils sont également déformés mécaniquement sous l'influence d'un champ électrique.

Au lieu de la déformation habituelle ou de l'action d'un champ électrique, les chercheurs ont inclus des nanoparticules d'oxyde de zinc dans la couche mince de PVDF, qui permettront désormais d'obtenir effet piézoélectrique même avec de légères vibrations, pour ensuite accumuler de l'énergie électrique.

Ensuite, les nanoparticules ont été gravées à partir du film, résultant en des pores interconnectés - «mésopores» - un matériau semblable à une éponge. C'était un matériau si spongieux qui était la clé de la conversion de l'énergie vibratoire. Xudong Wang dit que plus le matériau est mou, plus il est sensible aux petites vibrations.

Le nanogénérateur lui-même comprend de minces plaques d'électrodes des deux côtés d'un film polymère mésoporeux qui peut être attaché à tout type de surface, que ce soit une peau humaine lisse ou une autre surface inégale.

Si nous parlons de smartphones, la masse de l'appareil aidera à renforcer la puissance électrique générée, en raison de l'augmentation du biais. Par exemple, une personne marche ou court simplement, et grâce à cela, le smartphone est effectivement chargé.

À l'avenir, les nanogénérateurs pourraient bien devenir une partie intégrante de nombreux appareils électroniques, par exemple, en tant que panneau arrière ou boîtier d'appareil, pour l'alimenter directement en énergie provenant des vibrations environnementales.

L'équipe estime que la facilité de fabrication permettra de dimensionner ces centrales de nanogénérateurs à de grandes tailles. Et la possibilité de personnaliser les propriétés mécaniques des films et leur conception permettra de mettre en œuvre des structures à la fois pour l'alimentation des téléphones et pour l'alimentation autonome des systèmes de capteurs.