Pensez à combien nous bougeons chaque jour. Des pas, des sauts, des courses, même les battements de cœur. Et si nous pouvions transformer tout ce mouvement en énergie propre ? C'est la promesse des nouveaux matériaux piézoélectriques développés par les chercheurs de Rensselaer Polytechnic Institute (RPI). Ces polymères innovants sont capables de générer de l’électricité lorsqu’ils sont comprimés ou exposés à des vibrations, ouvrant ainsi la voie à des scénarios qui semblaient jusqu’à hier pure imagination.
Des pneus et des routes qui rechargent les voitures électriques au passage, des bâtiments qui produisent de l'énergie en se balançant au gré du vent, des vêtements qui alimentent nos appareils lorsque nous marchons : ces matériaux piézoélectriques (et en général toute la technologie) promettent de transformer notre rapport à l’énergie, faisant de nous tous, inconsciemment, de petits générateurs ambulants.
Petit grand eurêka
Des chercheurs de l'Institut polytechnique Rensselaer ont créé un mince film polymère en vrac avec un composé appelé pérovskite de chalcogénure, capable de générer de l'électricité lorsqu'il est comprimé ou exposé à des vibrations. Ce phénomène est connu sous le nom effet piézoélectrique.
La particularité de ce nouveau matériau réside dans sa composition sans plomb, ce qui en ferait une alternative sûre et écologique aux matériaux piézoélectriques traditionnels. Le Dr Nikhil Koratkar, qui a dirigé l'étude (je mets le lien ici), a souligné l'importance de créer un matériau non seulement respectueux de l'environnement, mais également économique à produire à partir d'éléments communs trouvés dans la nature.
Comment fonctionnent les nouveaux matériaux piézoélectriques
Le matériel développé par l'équipe RPI Son épaisseur n’est que de 0,3 millimètre. L'effet piézoélectrique se produit lorsque la structure interne d'un matériau manque de symétrie : sous contrainte, le matériau se déforme provoquant la séparation des ions positifs et négatifs et la création d’un courant électrique. Le nouveau matériau brise facilement sa symétrie structurelle sous contrainte, conduisant à une forte réponse piézoélectrique.
Les chercheurs ont testé le matériau en appliquant différents types de pression, comme marcher, courir, applaudir et jouer du tambour. Dans chaque test, le matériau a généré suffisamment d’électricité pour alimenter les lumières LED portant l’inscription « RPI ».
Applications potentielles et impact futur
Les applications potentielles de ce matériau piézoélectrique sont nombreuses et variées. Il pourrait être intégré dans une large gamme d’appareils, de machines et de structures. Voici quelques exemples :
- Intégration dans les pneus pour recharger les véhicules pendant la conduite ;
- Installation sous les autoroutes pour produire de l'électricité à partir du passage des véhicules ;
- Utilisation dans les matériaux de construction pour capter l’énergie des vibrations du bâtiment ;
- Utilisation dans les appareils électroniques portables pour les coureurs ou les cyclistes.
Le Dr Koratkar a souligné que plus la pression appliquée sur une zone plus grande est élevée, plus l'électricité produite est importante. Cela ouvre la voie à des applications potentielles à grande échelle qui pourraient avoir un impact significatif sur la production d’énergie.
Polymères piézoélectriques, ce qui reste à faire
Même si les résultats actuels sont prometteurs, l’équipe de recherche reconnaît qu’il reste encore du chemin à parcourir. Leur objectif est de déployer le matériau à plus grande échelle pour avoir un impact significatif sur la production d'énergie.
L'équipe de Koratkar prévoit d'explorer d'autres composés pour en trouver ceux dotés de propriétés piézoélectriques encore plus fortes. De toute façon Shekhar Garde, doyen de l'École d'ingénierie du RPI, a souligné l'importance de cette recherche :
La production d’énergie durable est essentielle à notre avenir. Les travaux du professeur Koratkar constituent un excellent exemple de la manière dont des approches innovantes en matière de matériaux peuvent contribuer à relever les défis énergétiques mondiaux.
Conclusions
La découverte de ces nouveaux matériaux piézoélectriques représente une étape importante vers un avenir énergétique plus durable. En transformant les pressions et vibrations quotidiennes en électricité utilisable, cette technologie pourrait nous aider à réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et ouvrir la voie à de nouvelles formes de production d’énergie propre.
Il est suggestif d’imaginer un monde dans lequel chaque pas que nous faisons, chaque vibration d’un bâtiment ou le mouvement d’un véhicule contribue à alimenter notre société. Le chemin vers l’avenir pourrait être… plein d’énergie.
