Après six années d'efforts intensifs, les scientifiques rapportent le développement du premier nanogénérateur commercialement viable, une puce flexible qui peut utiliser les mouvements du corps - un pincement du doigt maintenant en route vers un pouls à l'avenir - pour générer de l'électricité. S'exprimant ici aujourd'hui à la 241e réunion et exposition nationale de l'American Chemical Society, ils ont décrit avoir multiplié par milliers la puissance de sortie de l'appareil et multiplié sa tension par 150 pour enfin le faire sortir du laboratoire et le faire entrer dans la vie de tous les jours.
"Ce développement représente une étape importante vers la production d'électronique portable qui peut être alimentée par les mouvements du corps sans l'utilisation de piles ou de prises électriques, " a déclaré le scientifique principal Zhong Lin Wang, doctorat "Nos nanogénérateurs sont prêts à changer des vies dans le futur. Leur potentiel n'est limité que par l'imagination."
Les dernières améliorations ont abouti à un nanogénérateur suffisamment puissant pour piloter des écrans commerciaux à cristaux liquides, diodes électroluminescentes et diodes laser. En stockant les charges générées à l'aide d'un condensateur, la puissance de sortie est capable de piloter périodiquement un capteur et de transmettre le signal sans fil.
« Si nous pouvons maintenir le taux d'amélioration, le nanogénérateur peut trouver une large gamme d'autres applications qui nécessitent plus de puissance, " il a ajouté. Wang a cité, par exemple, appareils électroniques personnels alimentés par des pas activant des nanogénérateurs à l'intérieur de la semelle d'une chaussure ; pompes à insuline implantées alimentées par un battement cardiaque; et des capteurs environnementaux alimentés par des nanogénérateurs flottant au vent.
Wang et ses collègues ont démontré la faisabilité commerciale du dernier nanogénérateur en l'utilisant pour alimenter une lumière LED et un écran à cristaux liquides comme ceux largement utilisés dans de nombreux appareils électroniques, comme les calculatrices et les ordinateurs. Le pouvoir provenait de la pression du nanogénérateur entre deux doigts.
La clé de la technologie réside dans les nanofils d'oxyde de zinc (ZnO). Les nanofils de ZnO sont piézoélectriques - ils peuvent générer un courant électrique lorsqu'ils sont tendus ou fléchis. Ce mouvement peut être pratiquement n'importe quel mouvement du corps, comme la marche, un battement de coeur, ou le sang circulant dans le corps. Les nanofils peuvent également générer de l'électricité en réponse au vent, pneus roulants, ou de nombreux autres types de mouvement.
Le diamètre d'un nanofil de ZnO est si petit que 500 des fils peuvent tenir à l'intérieur de la largeur d'un seul cheveu humain. Le groupe de Wang a trouvé un moyen de capturer et de combiner les charges électriques de millions de fils d'oxyde de zinc à l'échelle nanométrique. Ils ont également développé un moyen efficace de déposer les nanofils sur des puces polymères flexibles, chacun environ un quart de la taille d'un timbre-poste. Cinq nanogénérateurs empilés ensemble produisent environ 1 microampère de courant de sortie à 3 volts - environ la même tension générée par deux piles AA ordinaires (environ 1,5 volt chacune).
"Bien que quelques volts puissent sembler peu, il s'est développé à pas de géant par rapport aux versions précédentes du nanogénérateur, " dit Wang, un scientifique au Georgia Institute of Technology. "Des nanofils supplémentaires et plus de nanogénérateurs, empilés ensemble, pourrait produire suffisamment d'énergie pour alimenter de plus gros appareils électroniques, comme un iPod ou recharger un téléphone portable."
Wang a déclaré que la prochaine étape consiste à améliorer encore la puissance de sortie du nanogénérateur et à trouver une entreprise pour produire le nanogénérateur. Il pourrait arriver sur le marché dans trois à cinq ans, il a estimé. La première application de l'appareil sera probablement une source d'alimentation pour de minuscules capteurs environnementaux et des capteurs pour la surveillance des infrastructures.
