Étoffe spéciale tissée avec des fils collectant l'énergie du soleil et du mouvement. © Georgia Tech

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Textile intelligent : des vêtements qui génèrent de l'électricité (MAJ)

ActualitéClassé sous :techno , technologie , nanogénérateur

Un vêtement pourrait produire de l'électricité en tirant son énergie à la fois des mouvements du corps et de la lumière du soleil. L'innovation reste encore au stade du laboratoire, mais elle progresse...

Des chercheurs du Georgia Tech, aux États-Unis, avaient réussi, il y a quelques années, à transformer un tissu en générateur (modeste) d'électricité tirant son énergie du mouvement. La même équipe vient d'ajouter à ce textile des matériaux photovoltaïques souples appliqués sur les fibres du tissu, « en polymères habituellement utilisés », précisent-ils. Au laboratoire, ils ont tissé ces fibres et obtenu un générateur miniature expérimental, de 4 par 5 cm (voir le communiqué du Georgia Tech).

Selon eux, il serait possible de rendre un vêtement capable de charger la batterie d'un appareil mobile. Ces scientifiques ne sont pas les seuls à explorer ces technologies. En 2014, par exemple, une équipe de Corée du Sud avait présenté un prototype de générateur électrique tirant son énergie de la chaleur du corps.

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Article initial paru le 14/2/2008 à 14:35

En tirant l'énergie des mouvements du corps, une fibre incluse dans une chemise ou une robe pourrait générer plusieurs dizaines de milliwatts. Encore un petit effort et il sera possible d'alimenter des petits appareils portables, comme un baladeur.

Les recherches se multiplient pour réaliser des générateurs de courant électrique capables de tirer de l'énergie de leur environnement. Les idées les plus originales sont explorées par de nombreux laboratoires pour exploiter la chaleur ambiante, les vibrations, le son ou les mouvements. Les modèles miniatures pourraient alimenter des petits appareils électroniques ou des implants médicaux mais on pense aussi à des générateurs plus puissants.

Au printemps 2007, Zhong Lin Wang et ses collègues du Georgia Institute of Technology (Atlanta, États-Unis) avaient présenté un dispositif de très petite dimension à base de nanofibres d'oxyde de zinc. Ce matériau présente des propriétés piézoélectriques, c'est-à-dire qu'il produit un courant électrique quand il est déformé (l'effet inverse existe aussi). Ces filaments de très petite taille (quelques centaines de nanomètres de longueur), fixés sur un support rigide, produisaient un petit courant dès qu'ils étaient soumis à des vibrations (des ultrasons dans cette expérience).

Schéma montrant les fibres de Kevlar hérissées de nanofibres d'oxyde de zinc, recouvertes d'or (en jaune) ou non (en vert). Ces fibres peuvent être tissées en fils. Les mouvements du corps génèrent de l'électricité. En appliquant des photoanodes, les chercheurs ont pu rendre le textile capable de récupérer aussi l'énergie de la lumière. © Z. L. Wang et X. D. Wang, Georgia Tech

La même équipe a poursuivi l'exploration de cette voie avec une amélioration déterminante : les nanofibres ont été fixées en grand nombre sur des fibres de Kevlar. Le générateur obtenu est donc souple ! Sous forme d'un tissu inclus dans un vêtement, il pourrait récupérer de l'énergie des mouvements du corps... Les fibres de Kevlar ont tout d'abord été enduites d'un polymère (le tétraéthoxysilane) puis recouvertes d'une couche d'oxyde de zinc. Une immersion dans une solution particulière provoque alors la croissance des nanofibres. Fixées radialement sur la fibre de Kevlar, elles évoquent une brosse, expliquent les chercheurs. Enfin, une fibre sur deux est recouverte d'une fine couche d'or.

Environ 80 mW par chemise, à condition de marcher...

Bien sûr, le prix de revient est loin de celui d'un T-shirt habituel mais le résultat est là : chaque paire de fibres, l'une plaquée or et l'autre non, produit un courant électrique quand elles sont frottées l'une contre l'autre. Un rythme de 80 frottements par minute génère 5 picoampères pour chaque paire de fibres.

Vue rapprochée du contact entre deux fibres de Kevlar, cachées sous leur couverture de nanofibres d'oxyde de zinc. Celles du haut, en jaune, sont recouvertes d'une fine couche d'or et celles du bas ne le sont pas. Les mouvements relatifs de ces deux fibres de Kevlar frottent les nanofibres les unes contre les autres et les déformations induisent un courant électrique. © Z. L. Wang et X. D. Wang, Georgia Tech

Les auteurs ont poursuivi l'expérience et tissé un fil avec ces fibres de Kevlar. Six d'entre elles, ainsi réunies (soit trois paires), ont produit 50 fois plus de courant. L'étude s'arrête là pour l'instant mais les scientifiques estiment qu'un tissu réalisé avec de telles fibres produirait entre 20 et 80 miliwatts par mètre carré avec les seuls mouvements d'une personne en train de marcher.

Ce n'est pas suffisant pour un baladeur... Mais ces travaux n'en sont qu'à leurs débuts, et, du côté de l'électronique, les industriels explorent tous les moyens possibles pour réduire la consommation électrique de leurs produits. Les deux voies de recherche finiront probablement par se rencontrer. Les puissances fournies par les uns suffiront alors aux autres. On peut se laisser aller à rêver et imaginer des générateurs à plusieurs sources, qui pomperaient de l'énergie de l'environnement sous ses multiples formes, la lumière du Soleil, le vent, le bruit ambiant, la chaleur ou encore les mouvements des vêtements et des rideaux...

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