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Des vêtements-batteries à base de virus modifiés pour les soldats US

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Intégrer une batterie souple à l'intérieur d'un vêtement, c'est possible. Un laboratoire du MIT l'avait démontré il y a plusieurs années en s'appuyant sur une variante génétiquement modifiée de M13, un virus bactériophage. Il vient de le confirmer et annonce comme première application l'équipement des soldats de l'infanterie des Etats-Unis. Bénéfice colatéral : cette batterie est écologiquement correcte.

En mars 2007, l'ingénierie du virus bactériophage M13, avec la possibilité de l'allonger et de le fixer (>stretching et tethering) faisait la Une de la revue scientifique Pnas. © Pnas

Pour alimenter les multiples appareils, tous électriques, qui nous environnent chaque jour davantage, l'alimentation en énergie devient le point critique. Dans le monde, de nombreuses recherches se focalisent dans ce domaine, sur des nanogénérateurs corporels ou des batteries plus légères ou plus efficaces. Aux-Etats-Unis, un chercheur du MIT (Massachusetts Institute of Technology), Mark Allen, vient de présenter les derniers résultats - encore expérimentaux - de travaux sur des batteries miniaturisées, souples et dont les électrodes sont réalisées... à l'aide de virus tissés.

Depuis plusieurs années, son équipe du Biomolecular Materials Group, dirigée par Angela Belcher, s'est fait connaître par des recherches originales sur l'utilisation de biomatériaux dans des domaines variés. L'un des sujets fétiches est la modification génétique d'un virus, M13, un prédateur de bactéries de forme tubulaire (et inoffensif pour un animal). L'idée est de produire des virus portant des protéines se liant avec différentes molécules présentant des propriétés intéressantes. En 2004, l'équipe montrait comment de tels virus pouvaient agréger sur leur surface différents matériaux semi-conducteurs pour créer des nanostructures par auto-assemblage.

A l'époque, le laboratoire d'Angela Belcher parvenait à produire de cette manière des nanofils (nanowires) pouvant faire office d'électrodes, plus précisément d'anodes, laissant espérer la faisabilité d'une batterie. En 2008, les recherches avaient progressé et des nanostructures constituées de bactériophages M13, associant un catalyseur (de l'oxyde d'iridium) et un pigment (une porphyrine), devenaient capables de dissocier des molécules d'eau sous l'action de la lumière, démontrant donc la possibilité de produire de l'hydrogène par énergie solaire.

Un prototype de la batterie constituée de virus modifiés, présentée en 2009, dans les mains d'Angela Belcher. La batterie elle-même est le disque gris et sert – modestement – à alimenter une diode lumineuse (le carré clair). © MIT/Donna Coveney

Chimie verte

L'équipe montrait également qu'il était possible de fabriquer de cette manière une batterie minuscule et souple, constituée de tels virus modifiés déposés sur un film de polymère jouant le rôle de l'électrolyte. En 2009, un prototype était présenté dans une publication. Après la modification de deux gènes, la coque du virus portait des protéines se liant à des nanotubes de carbone à simple paroi (SWNT, single-walled nanotubes) et à une molécule de phosphate ferrique (FePO4).

C'est une amélioration expérimentale, où la cathode est composée de fluorure ferrique (FeF3), qui vient d'être présentée au dernier congrès de l'American Chemical Society. Peu d'informations sont données sur le résultat obtenu, les chercheurs affirmant que les performances de cette batterie sont excellentes.

L'équipe en serait aux essais de prototypes, notamment destinés à des drones selon le magazine TG Daily. Par rapport à des batteries conventionnelles de type lithium-ion, les avantages premiers sont un poids plus faible et un risque d'inflammation nul. Selon Mark Allen, de telles batteries organiques souples pourraient aussi être installées dans les vêtements d'un soldat fantassin, aujourd'hui contraint de porter un poids conséquent de batteries.

Une fois réalisées ces applications militaires, sans doute imposées par l'origine des financements, ce genre de batteries souples pourrait aussi profiter aux civils. Les chercheurs soulignent que ces batteries organiques ne comportent aucun métal toxique et sont réalisées par des procédés de « chimie verte », sans produit polluant et à température ambiante.

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