Des chercheurs suédois créent un fil qui transforme la chaleur en électricité

Imaginez un pull qui alimente des appareils électroniques pour surveiller votre santé ou recharger votre téléphone portable pendant que vous courez. Ce développement se heurte au manque de matériaux qui conduisent l’électricité de manière stable et qui sont bien adaptés aux textiles. Un groupe de recherche suédois a présenté un fil de soie ordinaire, enduit d’un matériau plastique conducteur, qui présente des propriétés prometteuses pour transformer les textiles en générateurs d’électricité.

Les textiles thermoélectriques convertissent les différences de température, par exemple entre notre corps et l’air ambiant, en un potentiel électrique. Cette technologie peut être très utile dans notre vie quotidienne et dans la société. Reliés à un capteur, les textiles peuvent alimenter ces appareils sans nécessiter de piles. Ces capteurs peuvent être utilisés pour surveiller nos mouvements ou mesurer notre rythme cardiaque.

Comme les textiles doivent être portés près du corps, les matériaux utilisés doivent répondre à des exigences élevées en matière de sécurité et de flexibilité. Le fil de soie testé par les chercheurs est recouvert d’un polymère conducteur. Il s’agit d’une matière plastique dont la structure chimique rend le matériau électriquement conducteur et bien adapté aux textiles.

« Les polymères que nous utilisons sont flexibles, légers et faciles à utiliser sous forme liquide ou solide. Ils sont également non toxiques », commente Mariavittoria Craighero, doctorante au département de chimie et de génie chimique de l’université de technologie de Chalmers, et premier auteur d’une étude récemment publiée.

Stabilité et conductivité accrues

La méthode utilisée pour fabriquer le fil conducteur d’électricité est la même que celle utilisée dans les études précédentes du même projet de recherche. Auparavant, le fil contenait des métaux pour maintenir sa stabilité au contact de l’air. Depuis, des progrès ont été réalisés pour fabriquer le fil uniquement avec des polymères organiques (à base de carbone). Dans l’étude actuelle, les chercheurs ont mis au point un nouveau type de fil doté d’une conductivité électrique et d’une stabilité accrues.

« Nous avons trouvé la pièce manquante du puzzle pour fabriquer un fil optimal – un type de polymère récemment découvert. Il présente une stabilité de performance exceptionnelle au contact de l’air, tout en ayant une très bonne capacité à conduire l’électricité. En utilisant des polymères, nous n’avons pas besoin de métaux de terres rares, qui sont courants dans l’électronique », explique Mariavittoria Craighero.

Pour montrer comment le nouveau fil peut être utilisé dans la pratique, les chercheurs ont fabriqué deux générateurs thermoélectriques : un bouton cousu avec le fil et un morceau de textile avec des fils cousus. Lorsqu’ils ont placé les textiles thermoélectriques entre une surface chaude et une surface froide, ils ont pu observer l’augmentation de la tension sur l’instrument de mesure. L’effet dépendait de la différence de température et de la quantité de matériau conducteur dans le textile. À titre d’exemple, le plus grand morceau de tissu affichait environ 6 millivolts pour une différence de température de 30 degrés Celsius. Combiné à un convertisseur de tension, il pourrait théoriquement être utilisé pour charger des appareils électroniques portables via un connecteur USB. Les chercheurs ont également pu démontrer que les performances du fil se maintiennent pendant au moins un an. Il est également lavable en machine.

« Après sept lavages, le fil a conservé deux tiers de ses propriétés conductrices. C’est un très bon résultat, même s’il doit être amélioré de manière significative avant de devenir commercialement intéressant », ajoute Mariavittoria Craighero.

Peut répondre aux fonctions exigées par ces textiles

Aujourd’hui, le tissu et le bouton thermoélectriques ne peuvent pas être produits efficacement en dehors d’un environnement de laboratoire. Le matériau doit être fabriqué et cousu à la main, ce qui prend beaucoup de temps. Le simple fait de le coudre dans le tissu de démonstration a nécessité quatre jours de travail à l’aiguille. Mais les chercheurs estiment que le nouveau fil a un grand potentiel et qu’il serait possible de mettre au point un processus automatisé et de l’étendre.

« Nous avons maintenant montré qu’il est possible de produire des matériaux organiques conducteurs qui peuvent répondre aux fonctions et aux propriétés exigées par ces textiles. Il s’agit d’une avancée importante. Les textiles thermoélectriques offrent des possibilités fantastiques et cette recherche peut être très utile à la société », déclare Christian Müller, professeur au département de chimie et de génie chimique de l’université technologique de Chalmers et directeur de recherche pour l’étude.

Légende illustration : Un groupe de recherche, dirigé par l’université de technologie de Chalmers en Suède, présente un fil de soie ordinaire, enduit d’un matériau plastique conducteur, qui présente des propriétés prometteuses pour transformer les textiles en générateurs d’électricité. Ici, un bouton est cousu avec le nouveau fil. Crédit : Chalmers University of Technology | Hanna Magnusson

Article : « The scientific Article Poly(benzodifurandione) Coated Silk Yarn for Thermoelectric Textiles » est publié dans Advanced Science. DOI : 10.1002/advs.202406770

Source : Chalmers UT – Traduction Enerzine.com