140 fois plus puissant : le nanogénérateur qui va changer votre quotidien

Les avancées technologiques dans le domaine de la récupération d’énergie ouvrent de nouvelles possibilités pour alimenter nos appareils portables. Une équipe de chercheurs de l’Université de Surrey a développé une technologie novatrice qui pourrait transformer nos activités quotidiennes en sources d’énergie renouvelable.

L’Advanced Technology Institute (ATI) de l’Université de Surrey a mis au point des nanogénérateurs flexibles et hautement efficaces sur le plan énergétique. Ces dispositifs affichent une augmentation de 140 fois la densité de puissance par rapport aux nanogénérateurs conventionnels. Les chercheurs de l’ATI estiment que cette innovation pourrait conduire à la création de nano-appareils aussi efficaces que les cellules solaires actuelles.

Les dispositifs développés à Surrey sont capables de convertir de petites quantités d’énergie mécanique quotidienne, comme le mouvement, en une quantité significativement plus élevée d’énergie électrique. Ce processus s’apparente au fonctionnement d’un amplificateur qui augmente le son dans un système électronique. Par exemple, si un nanogénérateur traditionnel produit 10 milliwatts de puissance, cette nouvelle technologie pourrait accroître cette production à plus de 1 000 milliwatts, la rendant ainsi adaptée à la récupération d’énergie dans diverses applications quotidiennes.

Le principe de fonctionnement du nanogénérateur

Le nanogénérateur de l’ATI fonctionne comme une équipe de relais. Au lieu qu’une seule électrode (le coureur) transmette l’énergie (la charge) par elle-même, chaque coureur collecte un bâton (charge), en ajoute davantage, puis transmet tous les bâtons au coureur suivant. Ce processus, appelé effet de régénération de charge, amplifie l’énergie totale collectée.

Md Delowar Hussain, auteur principal de l’étude de l’Université de Surrey, a déclaré : «Le rêve des nanogénérateurs est de capturer et d’utiliser l’énergie des mouvements quotidiens, comme votre course matinale, les vibrations mécaniques, les vagues de l’océan ou l’ouverture d’une porte. L’innovation clé de notre nanogénérateur réside dans l’optimisation de la technologie avec 34 petits collecteurs d’énergie, utilisant une technique laser qui peut être mise à l’échelle pour la fabrication afin d’augmenter davantage l’efficacité énergétique.»

Des applications potentielles variées

Le dispositif est un nanogénérateur triboélectrique (TENG), capable de capturer et de transformer l’énergie des mouvements simples du quotidien en électricité. Son fonctionnement repose sur l’utilisation de matériaux qui se chargent électriquement lorsqu’ils entrent en contact puis se séparent, similaire à l’effet statique produit lorsqu’on frotte un ballon sur des cheveux.

Dr Bhaskar Dudem, co-auteur de l’étude, a ajouté : «Nous allons bientôt lancer une entreprise axée sur des capteurs de santé non invasifs et autonomes utilisant la technologie triboélectrique. De telles innovations nous permettront de stimuler de nouvelles activités dérivées dans le domaine de la technologie de santé durable, d’améliorer la sensibilité et de mettre l’accent sur l’évolutivité industrielle.»

Perspectives pour l’Internet des Objets (IoT)

Le Professeur Ravi Silva, co-auteur de l’étude et Directeur de l’Advanced Technology Institute à l’Université de Surrey, a souligné l’importance de cette technologie dans le contexte de l’IoT : «Avec la multiplication des technologies qui nous entourent, il est prévu que nous aurons plus de 50 milliards d’appareils IoT dans les prochaines années, nécessitant de l’énergie pour fonctionner. Des solutions énergétiques vertes locales sont nécessaires, et cette technologie sans fil pratique pourrait exploiter l’énergie de tout mouvement mécanique pour alimenter de petits appareils.»

Les nanogénérateurs pourraient être utilisés dans des systèmes intelligents autonomes basés sur l’IoT, tels que des opérations sans fil autonomes, la surveillance de la sécurité et les systèmes domotiques. Ils pourraient même contribuer à l’assistance des patients atteints de démence, un domaine dans lequel l’Université de Surrey possède une grande expertise.

Légende illustration : Nanogénérateur de l’Institut de technologie avancée

Article : ‘Exploring charge regeneration effect in interdigitated array electrodes-based TENGs for a more than 100-fold enhanced power density’ / ( 10.1016/j.nanoen.2024.110112 ) – University of Surrey – Publication dans la revue Nano Energy / 21-Aug-2024