Développement d’un Nouveau Nanogénérateur Écologique à Boise State University
Des chercheurs de l’Université d’État de Boise ont récemment mis au point un nanogénérateur triboélectrique (TENG) novateur, capable de transformer l’énergie biomécanique et environnementale en électricité tout en servant de capteur de mouvement en temps réel.
Cette innovation repose sur l’utilisation d’un composite fabriqué à partir d’alcool poly(vinyle butyral-coco-vinyle-co-acétate de vinyle) (PVBVA) et de nanofeuilles mXene (TI3C2TX).
Cette approche représente une alternative durable et éco-responsable par rapport aux TENGs traditionnels qui dépendent souvent de polymères fluorés et de procédés de fabrication complexes.
Le relais sur des matériaux durables souligne l’engagement des chercheurs envers une technologie soucieuse de l’environnement.Les TENGs sont des dispositifs de récolte d’énergie révolutionnaires qui convertissent l’énergie mécanique en électricité grâce à l’effet triboélectrique, mis en lumière par le professeur Zhong Lin Wang, du Georgia Institute of Technology.
Ces dispositifs génèrent de l’énergie par le contact entre différents matériaux, les rendant particulièrement adaptés aux applications d’électronique portable, à l’Internet des objets, et aux appareils auto-alimentés.
L’étude, publiée dans la revue Nano Energy, a été dirigée par Ajay Pratap, étudiant en doctorat, sous la supervision du professeur David Estrada.
Ils ont démontré que la fabrication additive permettait de créer des dispositifs non seulement performants, mais aussi flexibles et compatibles avec les applications réelles dans les domaines de la collecte d’énergie, de l’électronique portable et de l’interaction homme-machine.Au cours de leurs recherches, l’équipe a réussi à intégrer 5,5 mg/ml de MXENE dans une encre PVBVA imprimable, ce qui leur a permis d’atteindre une tension à circuit ouvert de 252 V, un courant de court-circuit de 2,8 µA et une densité de puissance de crête de 760 mW/m².
Ces résultats remarquables s’expliquent par la haute constante diélectrique du composite et les améliorations des propriétés de transfert de charge, favorisées par une polarisation interfaciale significative et les effets synergiques entre le MXENE et le PVBVA.
Ces caractéristiques assurent une performance mécanique stable et durable, même après 10 000 cycles de flexion.
Ajay Pratap a donc souligné l’importance d’allier des matériaux durables avec des techniques d’impression avancées, permettant la création d’un système de collecte d’énergie à la fois efficace et respectueux de l’environnement.En outre, l’équipe a démontré la fabrication d’un dispositif TENG entièrement imprimé utilisant une encre à base d’éthanol et des électrodes en argent, capable de détecter divers mouvements humains, tels que la marche ou le saut.
Ils ont également exploré des moyens de récolter l’énergie des eaux de pluie, pouvant alimenter en temps réel des dispositifs tels que des LED et des chronomètres.
Cette recherche, ainsi que les résultats obtenus, illustrent le potentiel immense des systèmes de récolte d’énergie basée sur le mouvement biomécanique, mettant en avant des perspectives prometteuses pour les dispositifs portables auto-alimentés qui exploitent les activités humaines quotidiennes pour générer de l’énergie utile.
Le professeur Estrada a souligné que ce travail ouvre la voie à une nouvelle génération de solutions énergétiques, combinant efficacité, durabilité et innovation.
