Un dispositif flexible qui récupère l'énergie thermique pour alimenter des appareils électroniques portables

03.08.2022 - Etats-Unis

Les appareils électroniques portables, depuis les trackers de santé et de fitness jusqu'aux casques de réalité virtuelle, font partie de notre vie quotidienne. Mais trouver des moyens d'alimenter ces appareils en continu est un défi.

Des chercheurs de l'université de Washington ont mis au point une solution innovante : le premier dispositif thermoélectrique flexible et portable du genre, qui convertit la chaleur du corps en électricité. Ce dispositif est souple et extensible, tout en étant robuste et efficace - des propriétés qui peuvent être difficiles à combiner.

"C'est un gain de 100 % si nous récoltons l'énergie thermique qui, autrement, serait gaspillée dans l'environnement. Comme nous voulons utiliser cette énergie pour des appareils électroniques auto-alimentés, une densité de puissance plus élevée est nécessaire", explique Mohammad Malakooti, professeur adjoint d'ingénierie mécanique à l'UW. "Nous tirons parti de la fabrication additive pour fabriquer des composants électroniques extensibles, augmenter leur efficacité et permettre leur intégration transparente dans les vêtements tout en répondant à des questions de recherche fondamentale."

La structure du plus petit semi-conducteur a été élucidée.

Le plus petit semi-conducteur composé de seulement 27 atomes, l'amas Cd14Se13, présente une structure intéressante de type cœur-cage

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Même après plus de 15 000 cycles d'étirement à 30 % de déformation, le dispositif prototype des chercheurs reste entièrement fonctionnel, une caractéristique hautement souhaitable pour l'électronique portable et la robotique douce. Le dispositif présente également une densité de puissance 6,5 fois supérieure à celle des générateurs thermoélectriques étirables précédents.

Pour créer ces dispositifs flexibles, les chercheurs ont imprimé en 3D des composites dont chaque couche présente des propriétés fonctionnelles et structurelles. Le matériau de remplissage contenait des alliages métalliques liquides, qui offrent une conductivité électrique et thermique élevée. Ces alliages permettent de remédier aux limites des dispositifs précédents, notamment l'impossibilité de s'étirer, l'inefficacité du transfert de chaleur et la complexité du processus de fabrication.

L'équipe a également intégré des microsphères creuses pour diriger la chaleur vers les semi-conducteurs de la couche centrale et réduire le poids du dispositif.

Les chercheurs ont montré qu'ils pouvaient imprimer ces dispositifs sur des tissus textiles extensibles et des surfaces courbes, ce qui laisse penser que les futurs dispositifs pourraient être appliqués aux vêtements et à d'autres objets. L'équipe est enthousiasmée par les possibilités futures et les applications concrètes de l'électronique portable.

"L'un des aspects uniques de notre recherche est qu'elle couvre l'ensemble du spectre, de la synthèse des matériaux à la fabrication et à la caractérisation des dispositifs", a déclaré Malakooti, qui est également chercheur à l'Institute for Nano-Engineered Systems de l'UW. "Cela nous donne la liberté de concevoir de nouveaux matériaux, de réaliser chaque étape du processus et d'être créatifs."

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.