A gauche :Assemblage réussi de nanofibres de titanate de baryum dans l'eau, après élimination du carbonate de baryum avec un lavage et une suspension de HCl dilué à l'aide d'acide citrique et en ajustant le pH à environ 9, à 5 kHz et 20 Vpp. A droite :Schéma du montage de mesure magnétoélectrique tournant, où l'angle du réseau par rapport au champ magnétique appliqué peut être ajusté pour explorer les effets de l'induction sur le coefficient magnétoélectrique mesuré. Crédit :Université de Floride
L'énergie électrique des batteries alimente non seulement le système d'allumage qui fait tourner le moteur et déplace les véhicules électriques, mais alimente également presque toutes les fonctions de détection des automobiles d'aujourd'hui. L'électricité allume les phares de la voiture pour les déplacements de nuit, fait monter et descendre les vitres, détecte de nombreuses actions dans la voiture pour garder les conducteurs conscients et attentifs à leur environnement.
Les voitures d'aujourd'hui sont équipées de nombreux capteurs - "porte entrouverte, " "ceinture non bouclée, " "faible pression des pneus, " " les tours moteur, " "proximité obstacle, " etc. De nouveaux capteurs autonomes peuvent même alerter le moteur de ralentir et de s'arrêter si le conducteur est inattentif ou incapable. Chaque capteur nécessite juste un peu d'énergie de la batterie de la voiture, mais tous ces petits morceaux s'additionnent; et, alors que l'industrie commence à se concentrer davantage sur les véhicules électriques, véhicules en réseau, et des fonctionnalités d'infodivertissement pour les passagers, le nombre de capteurs peut augmenter considérablement.
Pour faire face au problème d'épuisement de la batterie, Les ingénieurs UF ont développé un nouveau type de capteur qui crée sa propre énergie, prolonger la durée de vie de la batterie des automobiles. Dr Jennifer Andrew, Professeur agrégé au Département de science et génie des matériaux du Herbert Wertheim College of Engineering de l'Université de Floride, et son équipe ont relevé le défi de rendre les capteurs toujours plus petits en taille et en consommation d'énergie.
En collaboration avec le Dr David Arnold, le professeur George Kirkland Engineering Leadership au Département de génie électrique et informatique, ils ont conçu un capteur composite à matrice de nano-fils magnéto-électriques qui surveille les opérations automobiles grâce à des impulsions électriques générées par les propriétés changeantes du nano-fil lui-même. Le capteur ne nécessite aucun courant électrique externe pour fonctionner.
Chaque nanofil est composé de deux moitiés - titanate de baryum, qui présente des propriétés piézoélectriques, est associé à de la ferrite de cobalt, un matériau magnétostrictif. En présence d'un champ magnétique, comme celui présent dans les engrenages en acier d'un moteur de voiture, la ferrite de cobalt subit un changement de forme, qui imprime une contrainte au titanate de baryum piézoélectrique, induisant ainsi une polarisation électrique. En connectant le réseau de nano-fils à une source de collecte de données, les impulsions électriques générées par le magnéto-électrique peuvent être utilisées pour détecter le calage du moteur ou détecter un dérapage par la vitesse de la roue. Les capteurs de champ magnétique fonctionnels sont formés en connectant de nombreux nanofils en parallèle.
Le groupe du Dr Andrew a rapporté que leurs nano-fils présentaient des coefficients magnéto-électriques significativement plus forts (indiquant que des impulsions électriques plus fortes ont été générées) que le matériau magnéto-électrique traditionnel. Ces impulsions électriques plus fortes signifient que des améliorations supplémentaires apportées à l'appareil du Dr Andrew pourraient entraîner des capteurs encore plus petits. Le fait que les capteurs n'utilisent aucune source d'énergie électrique externe ajoute à leur attrait pour une utilisation dans les véhicules électriques autonomes et surveillés par le conducteur.
