Les chercheurs créent des nanogénérateurs qui allument des lampes ambulantes ; comprendre

Les Chercheurs Créent Des Nanogénérateurs Qui Allument Des Lampes Ambulantes

Les scientifiques de Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) et le Laboratoire fédéral suisse des sciences et technologies des matériaux ont développé un nanogénérateur couplé à un plancher en bois, qui permet l’accumulation et la transmission de l’énergie dérivée de la marche pour conduire de petits appareils. O papier du matériel a été publié dans le journal Question.

Assemblés le plus directement possible – en faisant un « sandwich » où des électrodes sont insérées entre deux planches de bois, les planches elles-mêmes étant recouvertes d’une couche de silicone et de nanocristaux incrustés, les experts ont créé un matériau capable de transmettre de l’énergie jusqu’à 80 fois plus efficace – lors de tests, de simples étapes au sol suffisaient pour allumer une ampoule LED.

Si vous trouvez étrange que « bois » – qui est électriquement isolant – et « énergie » soient dans la même phrase, vous n’êtes pas seul. Cependant, les chercheurs ont basé leurs travaux sur la reproduction contrôlée de ce que l’on appelle « l’effet triboélectrique », c’est-à-dire lorsqu’un matériau s’électrise après être entré en contact avec un autre.

« Le bois est fondamentalement triboneutral », a déclaré Guido Panzarasa, chef du groupe de recherche et professeur à l’ETH de Zurich. « Cela signifie qu’il n’a pas tendance à acquérir ou à perdre des électrons. Cela limite la capacité du matériau à générer de l’électricité, le défi était donc de créer une version du bois capable d’attirer ces électrons », a-t-il expliqué.

C’est là qu’intervient la couche de silicone dont nous avons parlé. Plus précisément, la substance utilisée dans le revêtement du bois est appelée « Diméthyl polysiloxane » – « PDMS » – sur une face d’une des planches, tandis que l’autre avait des cristaux appelés « ZIF-8 » (ou « charpente d’imidazolate zéolitique-8»). Le premier a une grande capacité à attirer les électrons, tandis que le second en perd facilement.

Graphique détaillant l'absorption de la marche sur le plancher en bois, avec le nanogénérateur inséré entre les planches pour générer de l'électricité.  Image : ETH/Divulgation
Graphique détaillant l’absorption de la marche sur le plancher en bois, avec le nanogénérateur inséré entre les planches pour générer de l’électricité. Image : ETH/Divulgation

Le bois choisi n’a pas suivi beaucoup de cahier des charges, mais les scientifiques ont privilégié l’épicéa (ou pin allemand), un type de bois couramment utilisé dans les projets de construction en Europe.

« Notre objectif était de démontrer la possibilité de modifier le bois avec des procédures relativement respectueuses de l’environnement, pour le rendre triboélectrique », a déclaré Panzarasa. « Le pin allemand est bon marché et facile à trouver, tout en ayant des propriétés mécaniques favorables. L’approche pour rendre cet ensemble fonctionnel est en fait assez simple, et il peut évoluer à des niveaux industriels avec un peu d’ingénierie créative.

Selon lui, on s’attend à ce que son travail soit utilisé dans la construction de projets tels que les maisons intelligentes de manière plus durable, grâce aux nanogénérateurs. L’utilisation du bois dans les constructions de ce type permettrait également de diminuer la consommation de dioxyde de carbone (CO2), de réduire les rejets de ce gaz dans l’atmosphère et de contribuer à la maîtrise du réchauffement climatique.

Avant cela, cependant, Panzarasa et son équipe souhaitent rechercher des revêtements plus respectueux de l’environnement que le silicone appliqué : « Bien que nous nous soyons concentrés sur la recherche fondamentale, le travail que nous avons effectué devrait éventuellement conduire à des applications pratiques dans le monde réel », a déclaré le scientifique. « L’objectif ultime est de comprendre le potentiel du bois au-delà de ce que nous en savons déjà, lui permettant de nouvelles propriétés pour la construction intelligente à l’avenir. »