(Phys.org) —Une équipe d'ingénieurs multi-universitaires a développé ce qui pourrait être une solution prometteuse pour charger les batteries de smartphones en déplacement, sans avoir besoin de cordon électrique.

Intégré directement dans un boîtier de téléphone portable, le nanogénérateur de l'équipe pourrait récolter et convertir l'énergie vibratoire d'une surface, comme le siège passager d'un véhicule en mouvement, au pouvoir pour le téléphone. "Nous pensons que ce développement pourrait être une nouvelle solution pour créer des appareils électroniques personnels auto-chargés, " dit Xudong Wang, professeur adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université du Wisconsin-Madison.

Wang, son doctorat l'étudiant Yanchao Mao et des collaborateurs de l'Université Sun Yat-sen en Chine, et l'Université du Minnesota Duluth ont décrit leur appareil, un nanogénérateur piézoélectrique mésoporeux, le 27 janvier 2014, numéro de la revue Matériaux énergétiques avancés .

Le nanogénérateur tire parti d'un matériau polymère piézoélectrique commun appelé fluorure de polyvinylidène, ou PVDF. Les matériaux piézoélectriques peuvent générer de l'électricité à partir d'une force mécanique; inversement, ils peuvent également générer une contrainte mécanique à partir d'un champ électrique appliqué.

Plutôt que de s'appuyer sur une contrainte ou un champ électrique, les chercheurs ont incorporé des nanoparticules d'oxyde de zinc dans un film mince de PVDF pour déclencher la formation de la phase piézoélectrique qui lui permet de récolter l'énergie de vibration. Puis, ils ont gravé les nanoparticules du film ; les pores interconnectés résultants - appelés "mésopores" en raison de leur taille - font que le matériau autrement rigide se comporte un peu comme une éponge.

Ce matériau semblable à une éponge est la clé de la récupération de l'énergie vibratoire. "Plus la matière est douce, plus il est sensible aux petites vibrations, " dit Wang.

Le nanogénérateur lui-même comprend de fines feuilles d'électrodes à l'avant et à l'arrière du film polymère mésoporeux, et les chercheurs peuvent attacher ce doux, film flexible de façon transparente à plat, surfaces rugueuses ou courbes, y compris la peau humaine. Dans le cas d'un téléphone portable, il utilise le propre poids du téléphone pour améliorer son déplacement et amplifier sa sortie électrique.

Le nanogénérateur pourrait devenir une partie intégrante d'un appareil électronique, par exemple, comme panneau arrière ou boîtier et récupère automatiquement l'énergie des vibrations ambiantes pour alimenter directement l'appareil.

Wang dit que la simplicité du processus de conception et de fabrication de son équipe pourrait bien s'adapter à des paramètres de fabrication plus importants. "Nous pouvons créer des propriétés mécaniques accordables dans le film, " dit-il. " Et la conception de l'appareil est également importante. Parce que nous pouvons réaliser cette structure, des boîtiers d'alimentation de téléphone ou des systèmes de capteurs auto-alimentés pourraient devenir possibles."