Marcher pour recharger son portable et respirer pour alimenter son pacemaker ? C'est ce que proposent des ingénieurs américains. Souple et piézo-électrique, leur invention convertit l'énergie mécanique, donc le mouvement, en électricité.
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Les chercheurs de l'Université de Princeton ont réussi à créer une lamelle alliant la flexibilité d'un siliconesilicone et le puissant effet piézo-électrique du titano-zirconate de plombplomb, ou plus simplement PZT.

Ce PZT est une céramiquecéramique qui convertit 80% de l'énergieénergie mécanique qu'elle reçoit lorsqu'elle est déformée en énergie électrique, un rendement exceptionnel pour un matériaumatériau piézo-électrique. Comme le corps dégage peu d'énergie lors des ses mouvements, il est important que ce taux de conversion soit élevé. « Le PZT est 100 fois plus efficace que le quartzquartz, un autre matériau piézo-électrique » souligne Michael McAlpine, ingénieur en mécanique de Princeton.

Le silicone a également l'avantage d'être souple. L'armée américaine avait déjà testé des matériaux piézo-électriques inclus dans des chaussures pour générer de l'électricité mais les soldats s'étaient plaints de douleursdouleurs aux pieds. Les cristaux et polymèrespolymères utilisés étaient trop rigides.

De la souplesse…

L'idée est donc de rendre souples les matériaux piézo-électriques. Or ce sont des cristaux, donc rigides, et leur température de cristallisation élevée est incompatible avec les matrices en plastiqueplastique ou latexlatex.

Michael McAlpine et Yi Qi ont résolu ce problème. Après production à haute température de céramiques PZT, ils en ont extrait chimiquement par microgravure des nanorubans. Ils les ont ensuite incorporés dans des feuilles de silicone.

Un circuit piézo-silicone (<em>piezo-rubber chips</em>), comme le nomment les concepteurs de ce nanogénérateur électrique souple. © Frank Wojciechowski

Un circuit piézo-silicone (piezo-rubber chips), comme le nomment les concepteurs de ce nanogénérateur électrique souple. © Frank Wojciechowski

Autres avantages de leur création, elle est biocompatible et adaptable en dimensions tout en étant productible à l'aide des techniques d'impression microélectronique.

Sa biocompatibilité, c'est-à-dire son absence d'effet nocif pour l'organisme et l'absence de réaction de rejet, permettrait par exemple d'implanterimplanter ce générateurgénérateur près des poumonspoumons pour alimenter un pacemakerpacemaker. Le simple mouvementmouvement de la cage thoracique lors de la respiration pourrait alors suffire à générer le courant électriquecourant électrique nécessaire.

Selon ses concepteurs, « l'excellente performance de l'assemblage de piézo-rubans couplée avec la souplesse et la biocompatibilité de ce silicone pourrait ouvrir un boulevard dans la recherche fondamentale et appliquée ».

Avec la multiplication des textiles intelligents, des cellules solaires et des batteries imprimables, ce type de matériau pourrait en effet promettre des associations intéressantes.