L’utilisation trop prolongée d’appareils électroniques peut entraîner une surchauffe de ces derniers, ce qui peut les ralentir, endommager leurs composants, voire les faire exploser ou prendre feu.
Aujourd’hui, les chercheurs dont il est question dans « Nano Lettres de l’ACS » ont mis au point un hydrogel qui peut à la fois refroidir les appareils électroniques, tels que les batteries de téléphone portable, et convertir leur chaleur résiduelle en électricité.
Certains composants des appareils électroniques, notamment les batteries, les diodes électroluminescentes (DEL) et les microprocesseurs des ordinateurs, génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement. La surchauffe peut réduire l’efficacité, la fiabilité et la durée de vie des appareils, en plus de gaspiller de l’énergie. Xuejiao Hu, Kang Liu, Jun Chen et leurs collègues ont voulu concevoir un hydrogel thermogalvanique intelligent qui pourrait convertir la chaleur perdue en électricité, tout en abaissant la température de l’appareil. Jusqu’à présent, les scientifiques ont mis au point des dispositifs qui peuvent faire l’un ou l’autre, mais pas les deux simultanément.
L’équipe a fabriqué un hydrogel constitué d’une armature en polyacrylamide infusée avec de l’eau et des ions spécifiques. Lorsqu’ils ont chauffé l’hydrogel, deux des ions (ferricyanure et ferrocyanure) ont transféré des électrons entre les électrodes, générant ainsi de l’électricité. Pendant ce temps, l’eau contenue dans l’hydrogel s’est évaporée, ce qui l’a refroidi. Après utilisation, l’hydrogel se régénère en absorbant l’eau de l’air ambiant. Pour faire la démonstration du nouveau matériau, les chercheurs l’ont fixé à une batterie de téléphone portable pendant sa décharge rapide. Une partie de la chaleur perdue a été convertie en 5 μW d’électricité, et la température de la batterie a diminué de 68 F (20°C). La température de fonctionnement réduite assure un fonctionnement sûr de la batterie, et l’électricité récupérée est suffisante pour surveiller la batterie ou contrôler le système de refroidissement.
Les auteurs remercient la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, la Henry Samueli School of Engineering and Applied Science de l'Université de Californie, Los Angeles (UCLA) et le Département de bio-ingénierie de l'UCLA pour leur financement.
