Des chercheurs de l'Institut des nanomatériaux (CNI) de Clemson font un pas de plus vers l'alimentation sans fil du monde en utilisant la triboélectricité, une source d'énergie verte
Il y a environ un an, une équipe de physiciens du CNI a inventé le nanogénérateur triboélectrique ultra-simple (U-TENG). U-TENG en plastique et ruban est un petit appareil qui génère de l'électricité à partir du mouvement et des vibrations. En applaudissant ou en tapotant des pieds, il a généré une tension qui est ensuite reçue par un circuit externe et stockée dans un condensateur ou une batterie jusqu'à ce qu'elle soit chargée.
Environ neuf mois plus tard, les chercheurs ont publié un article dans la revue Advanced Energy Materials, qui déclarait avoir fabriqué un TENG ou W-TENG sans fil. Le W-TENG est également fabriqué par les mêmes chercheurs de U-TENG. Dans W-TENG, le plastique est remplacé par du graphène (une seule couche de plomb graphite) et de l'acide polylactique (PLA). Le PLA est meilleur pour séparer les charges positives et négatives, mais pas pour conduire l'électricité, car les chercheurs l'ont associé au graphène. Le ruban Kapton, qui est le matériau de capture d'électricité de U-TENG, est remplacé par du Téflon dans W-TENG.
Après avoir obtenu du graphène par le processus de «sonication» et de la fibre PLA et l'avoir rempli dans une imprimante 3-D, ils ont réussi à fabriquer le W-TENG.
«Nous utilisons le Téflon car il contient de nombreux groupes fluorés hautement électronégatifs, alors que le graphène-PLA est hautement électropositif. C'est un bon moyen de juxtaposer et de créer des tensions élevées », a déclaré Ramakrishna Podila, auteur correspondant de l'étude et professeur adjoint de physique à Clemson.
W-TENG est capable de générer un maximum de 3000 volts, ce qui est suffisant pour alimenter 25 prises standard ou un moniteur LCD. En raison de sa haute tension, W-TENG génère un champ électrique autour de lui-même qui peut être détecté sans fil. Ainsi, l'électricité sans fil peut être stockée dans un condensateur et des batteries.
«Cela ne vous donne pas seulement de l'énergie, mais vous pouvez également utiliser le champ électrique comme télécommande. Par exemple, vous pouvez appuyer sur le W-TENG et utiliser son champ électrique comme un «bouton» pour ouvrir votre porte de garage, ou vous pouvez activer un système de sécurité - le tout sans batterie, passivement et sans fil », a déclaré Sai Sunil Mallineni, le premier auteur de l'étude et titulaire d'un doctorat. étudiant en physique et astronomie.
W-TENG a de nombreuses applications comme dans l'espace extra-atmosphérique, au milieu de l'océan ou même sur le champ de bataille. "Plusieurs pays en développement ont besoin de beaucoup d'énergie, même si nous n'avons peut-être pas accès à des batteries ou à des prises de courant dans de tels contextes, et il y a une utilisation philanthropique certaine pour l'invention de l'équipe", a déclaré Podila. «Le W-TENG pourrait être l'un des moyens les plus propres de produire de l'énergie dans ces zones.»
L'équipe de chercheurs est à nouveau guidée par Mallineni, dans le processus de brevetage du W-TENG par le biais de la Clemson University Research Foundation. Le professeur Apparao Rao, directeur du Clemson Nanomaterials Institute, a discuté avec des partenaires industriels pour intégrer le W-TENG dans les applications énergétiques.
De plus, avant de commencer la production industrielle, Podila a déclaré que des recherches supplémentaires devaient être menées pour remplacer le téflon par un matériau électronégatif plus respectueux de l'environnement. Yongchang Dong, un autre étudiant du CNI, a dirigé le travail de démonstration de MXene-TENG qui a été publié dans un article dans la revue Nano Energy vers novembre 2017. Herbert Behlow et Sriparna Bhattacharya du CNI ont également distribué ces études.
Le W-TENG aura-t-il un impact dans le domaine des énergies alternatives et renouvelables? Rao a déclaré que cela reviendrait à l'économie.
«Nous ne pouvons aller plus loin que les scientifiques; l'économie doit fonctionner pour que le W-TENG réussisse », a déclaré Rao.