L'électronique portable pourrait être perpétuellement alimentée par extensible, des matériaux autoréparables qui utilisent la chaleur corporelle pour produire de l'électricité. Trois composés organiques soigneusement sélectionnés ont été combinés pour développer un prototype de matériau thermoélectrique à la fois extensible et auto-cicatrisant, peut produire sa propre électricité, et est suffisamment robuste pour résister aux contraintes et aux contraintes de la vie quotidienne.

Les capteurs portés sur la peau ou sous forme d'implants sont un moyen de plus en plus répandu de collecter des données biologiques à des fins personnelles et médicales. Ils peuvent surveiller de précieux marqueurs de la santé humaine, comme la fréquence cardiaque, pression artérielle, activité cérébrale, mouvement musculaire, calories brûlées et la libération de certains produits chimiques. L'objectif ultime est les technologies portables auto-alimentées, mais ceux-ci nécessiteront une source d'électricité fiable et durable.

Les matériaux thermoélectriques utilisent des gradients de température pour générer de l'électricité. Ils ont le potentiel d'alimenter des technologies portables utilisant la chaleur corporelle, éliminant le besoin de piles, mais les matériaux actuels manquent de flexibilité, la force et la résilience pour éviter d'être endommagé de façon permanente.

Une équipe dirigée par Derya Baran et Seyoung Kee chez KAUST a mélangé le polymère thermoélectrique hautement conducteur PETOT:PSS (poly(3, 4-éthylènedioxythiophène) dopé au polystyrène sulfonate), avec du diméthylsulfoxyde, un composé organique qui booste les performances du PETOT:PSS, et Triton X-100, un collant, agent de type gel qui encourage la liaison hydrogène avec PETOT:PSS. "Cet ingrédient final était essentiel pour fournir les propriétés d'élasticité et d'auto-guérison dont nous avions besoin, " dit Kee.

Les chercheurs ont utilisé une imprimante 3D pour déposer leur mélange en couches épaisses, puis ont testé les performances thermoélectriques de ces films sous contrainte. D'abord, ils ont découvert qu'une différence de température de 32 degrés Celsius entre les deux côtés du film générait une puissance de sortie maximale de 12,2 nanowatts.

L'équipe a ensuite testé le comportement d'auto-guérison des films en les coupant en deux avec une lame de rasoir tout en alimentant une lumière LED. "Étonnamment, la lumière ne s'est pas éteinte pendant ou après la coupe, " dit Kee. " J'ai répété la coupe dix fois, mais il a continué à s'auto-guérir en moins d'une seconde et a conservé 85 % de sa puissance de sortie. lorsqu'ils ont étiré le film à environ un tiers de plus que sa taille d'origine, il a toujours fourni une alimentation électrique stable.

« L'électronique portable est soumise à des contraintes constantes, et leur alimentation est sujette à la rupture, " dit Kee. " Notre matériau peut fournir une puissance constante et fiable car il peut se déformer, s'étirer, et, surtout, se guérir."

Douze nanowatts ne suffisent pas pour alimenter de nombreux appareils, sauf peut-être des biocapteurs et des émetteurs très efficaces, mais c'est un début prometteur. "Nous avons montré que de tels matériaux peuvent être fabriqués facilement en utilisant l'impression 3D, qui est une technologie très populaire et pratique", déclare Kee. "Ensuite, nous devons trouver des matériaux avec des propriétés thermoélectriques encore meilleures afin que nous puissions générer une plus grande puissance dans un avenir proche."