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Produire de l’électricité en mâchant, c’est possible !

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Une équipe de chercheurs canadiens a mis au point un prototype de mentonnière piézoélectrique capable de collecter de l'énergie à partir des mouvements de la mâchoire. Même s'il n'est pas encore viable, le concept démontre la possibilité d'alimenter de petits appareils électroniques, tels que des implants cochléaires ou des prothèses auditives.

Le prototype de mentonnière développé par l'École de technologie supérieure de Montréal en action. Sous le menton du testeur, une bande de composite à fibres piézoélectrique qui incorpore des électrodes dans une matrice en polymère adhésif. Elle capte les mouvements de la mâchoire qu’elle convertit en électricité. © École de technologie supérieure de Montréal

Récemment en Corée du Sud, des chercheurs ont présenté un prototype de nanogénérateur piézoélectrique capable d'alimenter un stimulateur cardiaque grâce aux mouvements des muscles sur lesquels il serait fixé. Rappelons qu'un matériau piézoélectrique produit de l'électricité lorsqu'il subit une contrainte mécanique (et inversement). Justement, c'est à partir de ce type de matériau qu'une équipe de l'École de technologie supérieure de Montréal (ETS) au Canada a développé un procédé pour récolter de l'énergie à partir des mouvements de mâchoire.

Il s'agit d'un prototype de mentonnière faite d'un composite piézoélectrique qui aurait le potentiel pour générer suffisamment d'électricité afin d'alimenter des petits appareils électroniques tels que des oreillettes sans fil, des prothèses auditives ou des implants cochléaires« Les mouvements de mâchoire qui se produisent lorsqu'une personne mastique une gomme à mâcher, mange ou parle représentent l'activité musculaire la plus prometteuse pour récolter de l'énergie au niveau de la tête », expliquent les chercheurs dans leur article scientifique publié par la revue Smart Materials and Structures. Selon leurs calculs, au cours d'une journée ordinaire, les mouvements de mâchoire peuvent produire jusqu'à 580 joules, ce qui équivaut à 7 milliwatts.

Selon l’équipe de l’École de technologie supérieure de Montréal, sa mentonnière piézoélectrique pourrait permettre d’alimenter de petits appareils électroniques tels que des oreillettes, des implants cochléaires ou des prothèses auditives. Mais il faudrait pour cela superposer au moins une vingtaine de bandes de composite à fibres piézoélectrique. Un gros travail sur l’ergonomie serait nécessaire pour qu’un tel concept soit viable. © École de technologie supérieure de Montréal

60 secondes de mastication pour environ 18 µW

La mentonnière de l'ETS est faite d'une couche de composite à fibres piézoélectrique (PFC) qui incorpore des électrodes dans une matrice en polymère adhésif. Celle-ci va réagir aux mouvements de la mâchoire. Cette bande vient se placer sous le menton, elle est maintenue par des élastiques fixés à un casque audio. La bande PFC est elle-même reliée à une résistance de charge et un multimètre numérique.

Pour démontrer leur concept, les chercheurs ont demandé à un testeur de mastiquer une gomme à mâcher pendant 60 secondes. Le maximum de puissance récolté a atteint 18 µW, mais la moyenne se situait à 10 µW. Cependant, l'équipe de l'ETS admet que « la quantité d'énergie générée par le système est actuellement insuffisante pour être utilisée dans des applications pratiques ».

L'un des objectifs est donc d'augmenter le nombre d'éléments piézoélectriques afin de pouvoir produire suffisamment d'électricité pour alimenter de petits appareils électroniques portables. Cela peut se faire en superposant plusieurs couches de PFC. Une vingtaine de couches seraient suffisantes pour alimenter un appareil électronique de protection auditive indiquent les scientifiques. Mais c'est sans doute l'ergonomie qui posera le plus de difficultés, car la bande mesurerait alors 6 millimètres d'épaisseur. Faire en sorte qu'une personne puisse porter ce genre de mentonnière sans être gênée ni attirer des regards curieux ne sera pas une mince affaire...

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