Un nouveau “tissu” convertit le mouvement en électricité

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Crédit : Université technologique de Nanyang

Les scientifiques de NTU Singapour ont développé un “tissu” extensible et imperméable qui transforme l’énergie générée par les mouvements du corps en énergie électrique.

Un composant crucial du tissu est un polymère qui, lorsqu’il est pressé ou pressé, convertit la contrainte mécanique en énergie électrique. Il est également fabriqué avec du spandex extensible comme couche de base et intégré à un matériau semblable au caoutchouc pour le garder solide, flexible et imperméable.

Dans une expérience de preuve de concept rapportée dans la revue scientifique Matériaux avancés en avril, l’équipe de NTU Singapour a montré que taper sur un morceau de 3 cm sur 4 cm du nouveau tissu générait suffisamment d’énergie électrique pour allumer 100 LED.

Le lavage, le pliage et le froissement du tissu n’ont causé aucune dégradation des performances et ont pu maintenir une puissance électrique stable jusqu’à cinq mois.

Le professeur Lee Pooi See, scientifique des matériaux et prévôt associé du NTU (études supérieures), qui a dirigé l’étude, a déclaré: “Il y a eu de nombreuses tentatives pour développer des tissus ou des vêtements capables de récolter l’énergie du mouvement, mais un grand défi a été de développer quelque chose qui ne se dégrade pas en fonction après avoir été lavé, et en même temps conserve un excellent rendement électrique. Dans notre étude, nous avons démontré que notre prototype continue de bien fonctionner après lavage et froissage. Nous pensons qu’il pourrait être tissé dans des t-shirts ou intégré dans semelles de chaussures pour collecter l’énergie des moindres mouvements du corps, en acheminant l’électricité vers les appareils mobiles.”






Crédit : Université technologique de Nanyang

Récolter une source d’énergie alternative

Le tissu générateur d’électricité développé par l’équipe NTU est un dispositif de récupération d’énergie qui transforme les vibrations produites par les plus petits mouvements corporels de la vie quotidienne en électricité. Le tissu prototype produit de l’électricité de deux manières : lorsqu’il est pressé ou écrasé (piézoélectricité), et lorsqu’il entre en contact ou en friction avec d’autres matériaux, comme la peau ou des gants en caoutchouc (effet triboélectrique). Pour fabriquer le prototype, les scientifiques ont d’abord fabriqué une électrode extensible en sérigraphiant une “encre” comprenant de l’argent et du styrène-éthylène-butylène-styrène (SEBS), un matériau caoutchouteux que l’on trouve dans les anneaux de dentition et les poignées de guidon pour le rendre plus extensible et imperméable. . Cette électrode extensible est ensuite fixée à un morceau de tissu en nanofibres composé de deux composants principaux : le poly(fluorure de vinylidène)-co-hexafluoropropylène (PVDFHPF), un polymère qui produit une charge électrique lorsqu’il est comprimé, plié ou étiré ; et les pérovskites sans plomb, un matériau prometteur dans le domaine des cellules solaires et des LED.

NTU Ph.D. L’étudiant Jiang Feng, qui fait partie de l’équipe de recherche, a expliqué : « L’incorporation de pérovskites dans du PVDF-HPF augmente la puissance électrique du prototype. Dans notre étude, nous avons opté pour des pérovskites sans plomb comme option plus respectueuse de l’environnement. nature, leur intégration dans le PVDF-HPF confère aux pérovskites une durabilité et une flexibilité mécaniques exceptionnelles. Le PVDF-HPF constitue également une couche de protection supplémentaire pour les pérovskites, ajoutant à ses propriétés mécaniques et à sa stabilité.

Le résultat est un prototype de tissu qui génère 2,34 watts par mètre carré d’électricité, suffisamment pour alimenter de petits appareils électroniques, tels que des LED et des condensateurs commerciaux. Preuve de concept Pour démontrer comment leur prototype de tissu pouvait fonctionner, les scientifiques du NTU ont montré comment une main tapant sur un morceau de tissu de 3 cm sur 4 cm en continu pouvait allumer 100 LED ou charger divers condensateurs, qui sont des dispositifs qui stockent l’énergie électrique et sont trouve dans des appareils comme les téléphones portables. Le tissu a montré une bonne durabilité et stabilité – ses propriétés électriques ne se sont pas détériorées après le lavage, le pliage et le froissement.

Il a également continué à produire une sortie électrique stable continue jusqu’à cinq mois. Les scientifiques ont montré que leur tissu pouvait exploiter l’énergie d’une gamme de mouvements humains en l’attachant au bras, à la jambe, à la main et au coude, ainsi qu’aux semelles intérieures 3 des chaussures, et ce, sans impact sur les mouvements. Le professeur Lee a déclaré : “Malgré l’amélioration de la capacité de la batterie et la réduction de la demande d’énergie, les sources d’alimentation des appareils portables nécessitent toujours des remplacements fréquents de la batterie. Nos résultats montrent que notre tissu prototype de récupération d’énergie peut exploiter l’énergie vibratoire d’un humain pour potentiellement prolonger la durée de vie d’une batterie ou même pour construire des systèmes auto-alimentés. À notre connaissance, il s’agit du premier dispositif énergétique hybride à base de pérovskite qui est stable, extensible, respirant, imperméable et en même temps capable de fournir des performances de sortie électrique exceptionnelles.

Ce prototype de récupération d’énergie à base de tissu s’appuie sur l’ensemble des travaux de l’équipe NTU qui examine comment l’énergie générée dans l’environnement pourrait être récupérée. Par exemple, l’équipe a récemment développé un type de film qui pourrait potentiellement être monté sur des toits ou des murs pour exploiter l’énergie produite par le vent ou les gouttes de pluie tombant sur le film. L’équipe étudie maintenant comment le même tissu pourrait être adapté pour récolter différentes formes d’énergie.


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Plus d’information:
Feng Jiang et al, Composite de nanofibres pérovskite/polymère extensible, respirant et stable sans plomb pour la récupération d’énergie triboélectrique et piézoélectrique hybride, Matériaux avancés (2022). DOI : 10.1002 / adma.202200042

Fourni par l’Université technologique de Nanyang

Citation: Un nouveau « tissu » convertit le mouvement en électricité (2 juin 2022) récupéré le 2 juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-fabric-motion-electricity.html

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