Nouvelle étude : création d'un dispositif générateur d'énergie à base de gel électret

ParisUne équipe de chercheurs de NIMS, de l'Université de Hokkaido et de l'Université Pharmaceutique Meiji a mis au point un nouveau gel capable de maintenir une grande charge statique. En utilisant ce gel avec des électrodes flexibles, ils ont créé un capteur. Ce capteur est capable de détecter les vibrations à basse fréquence, telles que celles provoquées par les mouvements humains, et de les transformer en signaux de tension.

Ce nouveau capteur peut être utilisé dans des dispositifs de santé portables. Un intérêt croissant se manifeste pour les matériaux souples et légers qui génèrent de l'énergie. Ces matériaux sont essentiels pour l'électronique molle dans les soins de santé et pour les robots. Les matériaux électrets, qui maintiennent une charge électrique stable, peuvent alimenter des appareils sans nécessiter de sources d'énergie externes.

L'équipe du NIMS a mis au point un liquide stable qui fonctionne à température ambiante et possède une structure comprenant des molécules de colorant et des branches flexibles. Ce liquide retient bien la charge électrique, peut être facilement appliqué sur d'autres matériaux par peinture ou trempage, et est facile à modeler.

L'utilisation de ces liquides avec des électrodes pour fabriquer des dispositifs flexibles est problématique. Il est difficile de les maintenir en place et de les sceller, ce qui peut provoquer des fuites. De plus, il est crucial d'améliorer leur capacité à emmagasiner une charge électrique pour une meilleure production d'énergie.

Récemment, l'équipe a créé un gel alkyl-π en ajoutant une petite quantité de substance gélifiante à un liquide alkyl-π. Ce gel est beaucoup plus élastique que le liquide et il est facile à réparer et à sceller. Lorsqu'ils ont chargé le gel pour en faire un gel-électret, celui-ci a retenu 24 % de charge en plus par rapport au liquide. Cette meilleure rétention de charge est due au fait que le gel maintient les charges de manière plus efficace.

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La recherche met en évidence plusieurs découvertes significatives.

• Le gel alkyl-π est plus élastique et plus facile à manipuler que le liquide alkyl-π.
• Le gel-électret retient 24 % de charge en plus que le liquide alkyl-π.
• Le nouveau capteur détecte des vibrations aussi faibles que 17 Hz.
• Le capteur génère 83 % de tension en plus par rapport au capteur à base de liquide.

L'équipe a utilisé un gel associé à des électrodes pour créer un capteur capable de percevoir des vibrations. Ce capteur peut détecter les vibrations aussi faibles que 17 Hz et les convertir en un signal électrique de 600 mV. Ce signal électrique est 83 % plus puissant que celui produit par un autre type de capteur utilisant un liquide spécial.

L'équipe envisage d'améliorer cette technologie en développant des capteurs portables capables de détecter de légères vibrations et différents types de stress. Ils vont également travailler sur l'augmentation de la capacité de stockage d'énergie et la durabilité des matériaux utilisés, ainsi que sur le renforcement du gel qu'ils utilisent.

Ce gel peut être recyclé et réutilisé comme matériau pour des capteurs de vibrations. Cela en fait un choix écologique et contribue à promouvoir une économie durable. Les avancées dans cette recherche pourraient ouvrir la voie à de nouvelles applications pour la technologie portable et d'autres dispositifs électroniques souples.