Un petit dispositif construit avec du matériel du commerce fournit suffisamment d’énergie pour allumer quelques diodes. Cette astucieuse découverte d’un postdoctorant de l’EPFL a été présentée hier à une conférence mondiale sur les micro et nano systèmes à Shanghaï.
Il est possible de produire de l’énergie avec du papier cartonné, un crayon et du scotch teflon. Une équipe de l’EPFL, en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Tokyo, a mis au point, grâce à ces matériaux, un dispositif de 8 cm2 qui permet de générer une tension de plus de 3 Volt. Une manière simple, écologique et peu onéreuse de créer un courant équivalant à deux piles AA comme celles utilisées pour les télécommandes.
L’électricité statique pour le mettre en marche
Le principe de base de ce système est bien connu puisqu’il s’agit de l’électricité statique. Lorsque deux isolants comme le papier et le teflon entrent en contact, ils gagnent ou perdent des électrons.
Ce générateur d’énergie, que l’on peut réaliser soi-même, est composé de deux petites cartes de papier dont l’une des faces est recouverte de crayon papier. Ce dépôt de carbone servira d’électrode. Du teflon est appliqué sur l’autre face de l’une des cartes. Placées l’une sur l’autre, elles forment ainsi un sandwich de deux couches de carbone à l’extérieur, suivies de deux couches de papier et une de teflon. Elles sont fixées l’une sur l’autre de manière à ce qu’elles ne se touchent pas (pour le montage exact, voir le film). Dans un premier temps, le système est donc neutre.
Une simple pression du doigt sur le système fait entrer en contact les deux isolants. Une différence de charge se crée: positive pour le papier, négative pour le teflon. Lorsque les deux cartes sont à nouveau séparées, la charge est répercutée sur les zones de carbone qui servent d’électrodes. Un condensateur placé sur le circuit récupère le faible courant généré.
Afin d’accroître le rendement de son dispositif, Xiao-Sheng Zhang, postdoctorant au Laboratoire de microsystèmes de l’EPFL et à l’Université de Tokyo, a utilisé du papier de verre. Pressé fortement contre les petites cartes, il leur imprime sa surface rugueuse. Cela augmente la zone de contact. Cette astuce permet d’améliorer de 6 fois l’efficience du dispositif. En appuyant avec le doigt à une fréquence d’une fois et demie par seconde, une tension équivalant à 2 piles AA peut être libérée par le condensateur pour une courte durée de temps. C’est suffisant pour activer des micro- ou nanocapteurs qui n’ont besoin que de peu de puissance électrique pour leur fonctionnement.
Alimenter des capteurs de papier
Entièrement constructibles avec les moyens du bord, ce genre de dispositif pourrait avoir un bel avenir devant lui. Les recherches sur l’utilisation de l’électricité statique dans le but de générer de l’énergie, regroupées sous le nom de «TENG pour tribo-electric nanogenerator», ont débuté en 2012. «Celui que nous avons mis au point dans le cadre de ce projet européen est le premier à utiliser des matériaux naturels, compatibles avec l’environnement et d’utilisation courante, souligne Jürgen Brugger, professeur au Laboratoire de microsystèmes.» Cela permet d’envisager des applications par exemple dans le domaine médical. Des capteurs ultra low cost en papier pour divers diagnostics, particulièrement pratiques pour le tiers monde, sont d’ores et déjà expérimentés.
Ce système de papier pourrait constituer l’étape suivante puisqu’il permettrait de se passer de batteries traditionnelles pour les alimenter. Ils ont de plus l’avantage de ne produire aucun déchet puisqu’il suffit de les incinérer, ou de les laisser se décomposer par dégradation naturelle.
La conférence IEEE-MEMS, durant laquelle vient d’être présenté ce système, est le plus important congrès mondial dans le domaine des nano et micro systèmes.
(src : EPFL)
Bravo, on vient de réinventer l’huile de coude, ça tombe pile !
l’humour pastille n’est pas au top! êtes vous capable d’imaginer le nombre de systèmes qui pourraient bénéficier de ce dispositif? un bouton poussoir auto alimenté! et il y en a pour qui un peu d’exercice physique (ou mental!) ne ferait pas de mal ;o)
Depuis quand le téflon est écologique …
La phrase “permettant de créer un courant équivalent à deux piles AA” est complètement fausse. Peut être qu’on y arrive en tension, mais certainement pas en courant (qq centaines de mA???) L’électricité statique, ce n’est pas nouveau. Et on sait bien que ça produit une puissance très faible. Autant mettre un micro capteur de lumière pour alimenter un dispositif. Plus petit, moins polluant et mpins cher que le téflon.
Avec un clou et une patate on fait la même chose… Avec une pomme et un fil de cuivre… Avec une rondelle de citron, et deux pièces de monnaie… Alors oui, c’est pas électrochimique, c’est de la tribologie. Et pourquoi pas avec un piezzo ou une cellule PV … ou une dynamo ? Faudrait peut-être arrêter de jeter l’argent du contribuable européen par les fenêtres…
ah quand les papy terawattheure n’arrivent pas à comprendre l’intérêt des gains en nanoampères! oui il y a une erreur sur le courant fourni alors que c’est la tension, mais l’important c’est le nombre d’application nouvelles que cela peut générrer. bon nombre de circuits électroniques de nos jours arrivent à se contenter de nanoampères et ça continue de s’améliorer. et a devoir de réserve a encore la mémoire pour se souvenir de ses cours de phisique chimie, mais qu’il nous dise quelle tête aura sa patate, sa pomme et sa rondelle (de citron!) après quelques temps! si vous n’êtes pas capable decomprendre les débouchés d’une telle découverte vous feriez mieux de voius taire ou de vous renseigner auprès des auteurs avant de délirer sur enerzine
Avez-vous la moindre expérience de la programmation et du pilotage de la science européenne ? Moi, oui. Je comprends parfaitement ce que vous dites, mais je peux continuer d’accumuler des exemples de trucs connus, qui marchent depuis des lustres. Pourquoi pas une antenne, récupérer de l’énergie des champs radiofréquences ambiant ? Effectivement, débiter quelques nanoampères sous 3.3V, ça peut servir… Mais ni c’est compliqué, ni révolutionnaire, ni ne nécessite de mobiliser un “programme européen de grande ampleur”. Franchement, une microgénérateur jetable pour alimenter un dispositif (jetable aussi ?), y’a pas de quoi casser 3 pattes à un canard et hurler au génie. Sans déconner ? Je donne rendez-vous à ces “chercheurs”, mes chers collègues, pour voir si à la fin du projet européen ils auront réussi à intégrer leur produit. La réponse est connue d’avance : non, mais bien sûr, il n’y a jamais de contrôle a posteriori. Alors continuons de claquer du fric… Ce que je fustige, j’espère que vous l’avez compris, c’est qu’on habille de com un travail d’une banalité affligeante, conduit par un “post-doc” (whaou !), alors qu’un étudiant de L1 pourrait faire aussi bien. Ce que je fustige, c’est la confusion entre recherche fondamentale (découvrir un nouveau phénomène), le développement, et l’intégration. Ici, on veut nous faire passer pour de la science (TRL=1 ?) ce qui est une question d’intégration (TRL>7) : dans un contexte donné, on veut quelques micro-ampères. OK, c’est sans doute légitime. Mais la question est alors : qui peut produire des millions d’exemplaires d’un générateur fiable qui réponde au cahier des charges. Et non pas : “qu’est-ce que je peux pondre qui semble nouveau pour entortiller les gogos”. Vous le voyez, le post-doc coller 10 générateurs l’un après l’autre ? Non, bien sûr, lui il fait de la Science (avec un grand S). Alors, il prend le pognon, et ensuite le dispositif cible ne marchera jamais. Et dans 10 ans, on se demandera pourquoi ça ne marche pas. C’était pourtant si génial comme idée ! P….N ça arrive tout le temps, pour toutes les fillières. Y’en a marre ! Y’en a assez du concept de KET utilisé de travers.
Il existe plein de posibilités physiques pour générer des énergies utiles de l’ordre du nano à microwatt pour capteurs, pas que la pression mécanique, on obtient 30000V à 100000V en grattant un tissu isolant de maillot de corps genre thermolactyl sans téflon, avec d’énormes étincelles, plus simple, Juste aussi la différence statique de T entre votre peau et l’extérieur, avec un effet thermocouple de semiconduteur donne de l’électricité qui peut être multipliée par des couches multiples en thermocouples et une énergie stable utilisable pour des montres des capteurs, et l’effet d’énergie thermique bien connu est utlisé par la très belle horloge mécanique Atmos depuis les années 1930 perpétuelle qui marche juste avec la différence de température entre jour et nuit de 1°C. La simple dilatation puis contraction thermique d’un gaz, d’un liquide, d’un solide suffit à donner de l’énergie utile pour actionneur, et électrique par effet piezzoélectrique de compression décompression facile pour des nano à microWtts utilisés par ces capteurs !! Je vous en réalise une collection suivant ces principes physiques, même une fine double corde torsadée chauffée puis refroidie génère pas mal de force et donc d’énergie sur un fim ou bilame piezzoélectrique qui donne de l’électricité pour nano capteur!!.