Un bracelet fait de tissu tissé avec des brins de récupération d'énergie qui collectent l'électricité du soleil et du mouvement. (Crédit: Georgia Tech)
Un nouveau tissu absorbe l'énergie du soleil et du mouvement en même temps.
Les tissus qui peuvent générer de l'électricité à partir de mouvements physiques sont en cours depuis quelques années, et c'est la prochaine étape.
La combinaison de deux types de production d'électricité en un seul textile ouvre la voie au développement de vêtements qui pourraient fournir leur propre source d'énergie pour alimenter des appareils tels que les smartphones ou les GPS.
«Ce textile hybride offre une nouvelle solution pour charger les appareils sur le terrain à partir d'une chose aussi simple que le vent qui souffle sur une journée ensoleillée», explique Zhong Lin Wang, professeur à l'École des sciences et ingénierie des matériaux de l'Institut de technologie de Géorgie.
Pour fabriquer le tissu, l'équipe de Wang a utilisé une machine textile commerciale pour tisser des cellules solaires construites à partir de fibres polymères légères avec des nanogénérateurs triboélectriques à base de fibres.
Les nanogénérateurs triboélectriques utilisent une combinaison de l'effet triboélectrique et de l'induction électrostatique pour générer une petite quantité d'énergie électrique à partir d'un mouvement mécanique tel qu'une rotation, un glissement ou une vibration.
Wang envisage que le nouveau tissu, qui est 320 micromètres épais tissés avec des brins de laine, pourrait être intégré dans des tentes, des rideaux ou des vêtements portables.
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«Le tissu est hautement flexible, respirant, léger et s'adapte à toute une série d'utilisations», explique Wang.
Les nanogénérateurs triboélectriques à base de fibres capturent l'énergie créée lorsque certains matériaux se chargent électriquement lorsqu'ils entrent en contact avec un matériau différent. Pour la partie du tissu récoltant la lumière du soleil, l'équipe de Wang a utilisé des photoanodes faites en forme de fil qui pourraient être tissées avec d'autres fibres.
"L'épine dorsale du textile est faite de matériaux polymères couramment utilisés qui sont peu coûteux à fabriquer et respectueux de l'environnement", explique Wang. "Les électrodes sont également fabriquées à travers un processus à faible coût, ce qui permet d'utiliser la fabrication à grande échelle."
Dans une de leurs expériences, l'équipe de Wang a utilisé un tissu de la taille d'une feuille de papier de bureau et l'a attaché à la tige comme un petit drapeau coloré. Roulant les vitres dans une voiture et laissant le drapeau souffler dans le vent, les chercheurs ont été en mesure de générer une puissance significative d'une voiture en mouvement par une journée nuageuse. Les chercheurs ont également mesuré la sortie par une pièce 4-by-5-centimètre, qui chargea un condensateur 2 mF commercial à 2 volts en une minute sous la lumière du soleil et le mouvement.
"Cela indique qu'il a une capacité décente de travailler, même dans un environnement difficile", dit Wang.
Alors que les premiers tests indiquent que le tissu peut résister à une utilisation répétée et rigoureuse, les chercheurs se pencheront sur sa durabilité à long terme. Les prochaines étapes comprennent également l'optimisation du tissu pour des utilisations industrielles, y compris le développement d'une bonne encapsulation pour protéger les composants électriques de la pluie et de l'humidité.
Le travail apparaît dans le journal Nature Energy.
Le financement provient de la fondation Hightower Chair, de KAUST et du programme «milliers de talents» pour un chercheur pionnier et son équipe d'innovation, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, et des fonds de recherche fondamentale pour les universités centrales. Les conclusions ou recommandations sont celles des auteurs et ne représentent pas nécessairement les points de vue officiels des organismes parrains.
La source: Georgia Tech
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