Transmettre et stocker de l’électricité sur un câble en cuivre : c'est ce qu'est parvenue à faire une équipe de chercheurs grâce aux nanotechnologies. Une innovation qui pourrait bouleverser le design et le développement dans de nombreux domaines, à commencer par les appareils électroniques, mais aussi les voitures électriques ou encore l’aérospatial.
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Faire en sorte que les câbles d'alimentation qui parcourent les appareils électriques puissent à la fois faire circuler et stocker l’électricité, de la même manière que des batteries, serait une innovation majeure. Depuis quelques années, ce défi anime plusieurs centres de recherche à travers le monde. C'est le cas notamment aux États-Unis, où une équipe de l'université de Floride centrale (UCF) travaille sur une nanotechnologie qui permet d'intégrer un supercondensateur dans un câble flexible en cuivrecuivre.

Cette invention, qui fait l'objet d'un article scientifique publié dans la revue Nature, permettrait de fabriquer des câbles qui remplaceraient les batteries dans les appareils électroniques. De quoi faire sauter l'un des derniers verrousverrous qui bride le design de ces produits. Ce type de câble-batterie pourrait aussi servir pour les véhicules électriques ainsi que dans le domaine aérospatial, en particulier pour les lanceurs. Dans ce dernier cas de figure, la suppression des batteries ferait gagner un poids précieux, contribuant ainsi à réduire les coûts.

L’équipe de chercheurs de l’université de Floride centrale à l’origine du câble-batterie. À droite, le professeur Jayan Thomas en compagnie de son doctorant Zenan Yu. © Université de Floride centrale

L’équipe de chercheurs de l’université de Floride centrale à l’origine du câble-batterie. À droite, le professeur Jayan Thomas en compagnie de son doctorant Zenan Yu. © Université de Floride centrale

Des câbles-batteries à « nanobarbes » d’oxyde de cuivre

Pour créer ce câble-batterie, le professeur Jayan Thomas et son équipe sont partis d'un fil de cuivre qu'ils ont entouré d'une gaine hérissée de « nanobarbes » d'oxyde de cuivre qui assurent la liaison conductrice entre les couches internes et externes de leur fil supercondensateur. Ces nanobarbes ont ensuite été traitées avec un alliagealliage or-palladium, lui-même recouvert d'oxyde de manganèsemanganèse afin de créer une électrodeélectrode. Il fallait encore ajouter une seconde électrode. Les chercheurs y sont parvenus en intercalantintercalant une fine feuille de plastiqueplastique autour des nanobarbes et en enroulant le tout dans une gaine de métalmétal dont la surface externe est aussi parcourue de nanobarbes. Puis ces différentes couches ont été collées à l'aide d'un gelgel spécial.

Grâce à cette architecture, le fil de cuivre placé au cœur du câble conserve sa capacité à faire circuler l'électricité en étant isolé des couches externes qui, elles, peuvent stocker l'énergieénergie indépendamment. Bien que le principe technique soit validé, il reste encore un gros travail de développement. L'équipe de l'UCF pense que sa technique est transférable à d'autres types de matériaux que le cuivre. Ce qui permettrait, par exemple, de fabriquer des fibres textiles capables de transférer et de stocker l'énergie en vue de créer des vêtements intelligents.