Un petit dispositif construit avec du matériel du commerce fournit suffisamment d’énergie pour allumer quelques diodes. Cette astucieuse découverte d’un postdoctorant de l’EPFL a été présentée hier à une conférence mondiale sur les micro et nano systèmes à Shanghaï.
Il est possible de produire de l’énergie avec du papier cartonné, un crayon et du scotch teflon. Une équipe de l’EPFL, en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Tokyo, a mis au point, grâce à ces matériaux, un dispositif de 8 cm2 qui permet de générer une tension de plus de 3 Volt. Une manière simple, écologique et peu onéreuse de créer un courant équivalant à deux piles AA comme celles utilisées pour les télécommandes.
L’électricité statique pour le mettre en marche
L’électricité statique pour le mettre en marche
Le principe de base de ce système est bien connu puisqu’il s’agit de l’électricité statique. Lorsque deux isolants comme le papier et le teflon entrent en contact, ils gagnent ou perdent des électrons.
Ce générateur d’énergie, que l’on peut réaliser soi-même, est composé de deux petites cartes de papier dont l’une des faces est recouverte de crayon papier. Ce dépôt de carbone servira d’électrode. Du teflon est appliqué sur l’autre face de l’une des cartes. Placées l’une sur l’autre, elles forment ainsi un sandwich de deux couches de carbone à l’extérieur, suivies de deux couches de papier et une de teflon. Elles sont fixées l’une sur l’autre de manière à ce qu’elles ne se touchent pas (pour le montage exact, voir le film). Dans un premier temps, le système est donc neutre.
Une simple pression du doigt sur le système fait entrer en contact les deux isolants. Une différence de charge se crée: positive pour le papier, négative pour le teflon. Lorsque les deux cartes sont à nouveau séparées, la charge est répercutée sur les zones de carbone qui servent d’électrodes. Un condensateur placé sur le circuit récupère le faible courant généré.
Afin d’accroître le rendement de son dispositif, Xiao-Sheng Zhang, postdoctorant au Laboratoire de microsystèmes de l’EPFL et à l’Université de Tokyo, a utilisé du papier de verre. Pressé fortement contre les petites cartes, il leur imprime sa surface rugueuse. Cela augmente la zone de contact. Cette astuce permet d’améliorer de 6 fois l’efficience du dispositif. En appuyant avec le doigt à une fréquence d’une fois et demie par seconde, une tension équivalant à 2 piles AA peut être libérée par le condensateur pour une courte durée de temps. C’est suffisant pour activer des micro- ou nanocapteurs qui n’ont besoin que de peu de puissance électrique pour leur fonctionnement.
Ce générateur d’énergie, que l’on peut réaliser soi-même, est composé de deux petites cartes de papier dont l’une des faces est recouverte de crayon papier. Ce dépôt de carbone servira d’électrode. Du teflon est appliqué sur l’autre face de l’une des cartes. Placées l’une sur l’autre, elles forment ainsi un sandwich de deux couches de carbone à l’extérieur, suivies de deux couches de papier et une de teflon. Elles sont fixées l’une sur l’autre de manière à ce qu’elles ne se touchent pas (pour le montage exact, voir le film). Dans un premier temps, le système est donc neutre.
Une simple pression du doigt sur le système fait entrer en contact les deux isolants. Une différence de charge se crée: positive pour le papier, négative pour le teflon. Lorsque les deux cartes sont à nouveau séparées, la charge est répercutée sur les zones de carbone qui servent d’électrodes. Un condensateur placé sur le circuit récupère le faible courant généré.
Afin d’accroître le rendement de son dispositif, Xiao-Sheng Zhang, postdoctorant au Laboratoire de microsystèmes de l’EPFL et à l’Université de Tokyo, a utilisé du papier de verre. Pressé fortement contre les petites cartes, il leur imprime sa surface rugueuse. Cela augmente la zone de contact. Cette astuce permet d’améliorer de 6 fois l’efficience du dispositif. En appuyant avec le doigt à une fréquence d’une fois et demie par seconde, une tension équivalant à 2 piles AA peut être libérée par le condensateur pour une courte durée de temps. C’est suffisant pour activer des micro- ou nanocapteurs qui n’ont besoin que de peu de puissance électrique pour leur fonctionnement.
Alimenter des capteurs de papier
Entièrement constructibles avec les moyens du bord, ce genre de dispositif pourrait avoir un bel avenir devant lui. Les recherches sur l’utilisation de l’électricité statique dans le but de générer de l’énergie, regroupées sous le nom de «TENG pour tribo-electric nanogenerator», ont débuté en 2012. «Celui que nous avons mis au point dans le cadre de ce projet européen est le premier à utiliser des matériaux naturels, compatibles avec l’environnement et d’utilisation courante, souligne Jürgen Brugger, professeur au Laboratoire de microsystèmes.» Cela permet d’envisager des applications par exemple dans le domaine médical. Des capteurs ultra low cost en papier pour divers diagnostics, particulièrement pratiques pour le tiers monde, sont d’ores et déjà expérimentés.
Ce système de papier pourrait constituer l’étape suivante puisqu’il permettrait de se passer de batteries traditionnelles pour les alimenter. Ils ont de plus l’avantage de ne produire aucun déchet puisqu’il suffit de les incinérer, ou de les laisser se décomposer par dégradation naturelle.
La conférence IEEE-MEMS, durant laquelle vient d’être présenté ce système, est le plus important congrès mondial dans le domaine des nano et micro systèmes.
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