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Une pile bêtavoltaïque de la taille d'une pièce de 5 centimes !

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L'université du Missouri présente un minigénérateur d'électricité, en fait une pile bêtavoltaïque, dont la taille ne dépasserait pas les 20 millimètres d'une pièce de 5 centimes d'euros. Elel n'est pour l'instant qu'un prototype de laboratoire.

Les deux papas de la micro-pile, Jae Kwon et J.David Robertson. © 2009 University of Missouri

Les piles utilisant l'énergie nucléaire ne sont pas une nouveauté, loin de là. Elles furent utilisées dans les premiers pacemakers et on en trouve dans des engins spatiaux ou des instruments scientifiques installés en pleine mer. Leur principe repose sur la récupération de l'énergie dégagée par un élément radioactif. Il ne s'agit donc pas de déclencher une fission mais d'exploiter passivement une réaction naturelle. Dès 1913, Henry Moseley entrouvrait les portes d'une technologie aux champs d'applications encore aujourd'hui inexploités. Durant les dernières décennies, les scientifiques sont parvenus à concevoir différents types de piles à l'autonomie variant de 10 à 20 années.

Récemment, les propriétés de cette source d'énergie ont intéressé un secteur, jusqu'ici handicapé par les problèmes d'alimentation, celui de la micro-électronique, avec l'enjeu de la miniaturisation. En particulier, comment alimenter des Mems (Microelectromechanical systems), des systèmes électro-mécaniques ne mesurant que quelques microns voire quelques dizaines de nanomètres et consommant une quantité très faible d'électricité ?

La pile bêtavoltaïque mise au point par Jae Kwon et J. David Robertson. © 2009 University of Missouri

Un semi-conducteur liquide

Jae Kwon, assistant-professeur en ingénierie électrique et informatique, et J. David Robertson, professeur de chimie, ont adopté un principe tout différent de celui du générateur thermoélectrique à radioisotope (ou RTG, pour Radioisotope Thermoelectric Generator). Bien connu, ce procédé exploite la chaleur  dégagée par le matériau radioactif. Mais il ne permet pas une miniaturisation extrême à cause de l'effet dégradant des radioisotopes sur les semi-conducteurs solides classiques.

Les deux compères exploitent la radioactivité bâta moins, c'est-à-dire l'émission spontanée d'électrons. L'idée n'est pas nouvelle mais les puissances ainsi générées sont très faibles et aucune réalisation concrète n'a vu le jour. Le prototype de micro-pile bêtavoltaïque présenté se base sur le soufre 35 et, chose surprenante, possède une surface et une épaisseur proches d'une pièce de 5 centimes.

Des acteurs des industries civiles et militaires sont intéressés, les Mems étant déjà employés dans des dispositifs tels que les déclencheurs d'airbag et les capteurs de pollution. À terme Kwon estime obtenir des piles de l'épaisseur d'un cheveu. Les chiffres manquent pour juger des performances de cette minuscule pile mais ce travail illustre bien l'intense activité de recherche pour mettre au point des générateurs de courant miniaturisés capables d'alimenter des appareils minuscules, capteurs, prothèses ou nano-robots.