En plus des températures glaciales, l’hiver apporte généralement un air sec et une décharge occasionnelle d’électricité statique. Ces chocs peuvent être gênants, mais les chercheurs s’efforcent d’exploiter cette énergie autrement gaspillée avec des nanogénérateurs triboélectriques (TENG) pour alimenter les appareils de tous les jours.
Dans la revue ACS Omega, une équipe décrit un moyen facile de fabriquer ces minuscules générateurs à partir de matériaux aussi simples que du ruban adhésif double face acheté dans le commerce, avec des densités d’énergie plus élevées que les versions précédentes.
Les TENG peuvent transformer l’énergie mécanique en énergie électrique grâce à l’effet triboélectrique, qui est une forme d’électricité statique. Mais au lieu que cette électricité statique se transforme en choc, ces nanogénérateurs l’envoient dans un circuit pour alimenter un dispositif, comme une LED. Bien qu’ils reposent sur des principes simples, de nombreux dispositifs TENG sont compliqués et coûteux à fabriquer et ne produisent que quelques watts d’énergie. Des recherches antérieures ont montré qu’il était possible de fabriquer des TENG simplifiés avec une combinaison de ruban adhésif, de plastique et de métal, mais leur faible densité de puissance les a empêchés d’être utilisés dans des applications pratiques. C’est pourquoi Gang Wang et ses collègues ont voulu concevoir un TENG simple et facile à fabriquer, qui fonctionnerait aussi bien que les modèles plus sophistiqués.
Les chercheurs ont créé un TENG avec des couches de ruban adhésif double face du commerce et de film plastique recouvertes d’une fine feuille d’aluminium. Lorsque ces deux couches ont été pressées ensemble puis déconnectées l’une de l’autre, une petite étincelle s’est formée entre elles. Si une pression plus forte était exercée sur les couches, elles pourraient générer plus d’énergie. En fait, la TENG a été capable de produire des densités de puissance comparables à celles d’autres versions plus complexes. Une version à double électrode du dispositif a même pu produire une densité de puissance de 169,6 watts par mètre carré, soit 47 % de plus que ce qui avait été rapporté précédemment pour d’autres dispositifs, indiquent les chercheurs.
Dans une série de tests, l’équipe a mis le TENG à l’épreuve. Relié à un réseau de LED, le générateur pouvait allumer plus de 400 lampes simultanément lorsque quelqu’un appuyait sur les couches. En attachant le TENG à la semelle d’une chaussure, il est possible d’allumer des LED d’un simple geste. En outre, le générateur pourrait alimenter une diode laser, ce qui ouvrirait la voie à une utilisation dans les capteurs et l’électronique basée sur la lumière. Selon les chercheurs, la conception de ce générateur pourrait permettre de répondre à la demande croissante d’électronique auto-alimentée avec des matériaux plus simples et moins chers.
Légende illustration : Ce nanogénérateur à base de ruban adhésif peut allumer plusieurs centaines de LED. Crédit : Adapted from ACS Omega, 2022, DOI: 10.1021/acsomega.2c05457
Les auteurs remercient le College of Engineering de l’Université d’Alabama à Huntsville et Materials Sciences LLC pour leur financement.
L’American Chemical Society (ACS) est une organisation à but non lucratif créée par le Congrès américain. La mission de l’ACS est de faire progresser l’entreprise chimique au sens large et ses praticiens au profit de la Terre et de tous ses habitants. La société est un leader mondial dans la promotion de l’excellence de l’enseignement scientifique et dans l’accès aux informations et aux recherches liées à la chimie par le biais de ses multiples solutions de recherche, de ses revues évaluées par les pairs, de ses conférences scientifiques, de ses livres électroniques et de son périodique hebdomadaire Chemical & Engineering News. Les revues de l’ACS comptent parmi les plus citées, les plus fiables et les plus lues de la littérature scientifique ; toutefois, l’ACS elle-même ne mène pas de recherches en chimie. En tant que leader des solutions d’information scientifique, sa division CAS s’associe à des innovateurs mondiaux pour accélérer les avancées en conservant, connectant et analysant les connaissances scientifiques du monde entier. Les principaux bureaux de l’ACS se trouvent à Washington, D.C., et à Columbus, Ohio.
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