Figure 1. Illustration schématique d'une fibre SMF et de sa tension de sortie piézoélectrique et de sa réponse à la déformation. Crédit : Institut coréen avancé des sciences et de la technologie (KAIST)
On s'attend à ce que l'électronique à base de fibre joue un rôle essentiel dans l'électronique portable de prochaine génération. Tissé dans les textiles, ils peuvent fournir une durabilité plus élevée, confort, et multifonctionnalité intégrée. Une équipe de KAIST a développé une fibre multifonctionnelle extensible (SMF) qui peut récupérer de l'énergie et détecter les contraintes, qui peut être appliqué aux futurs appareils électroniques portables.
Avec l'électronique portable, la santé et les conditions physiques peuvent être évaluées en analysant les signaux biologiques du corps humain, tels que le pouls et les mouvements musculaires. Les fibres conviennent parfaitement aux futurs appareils électroniques portables car elles peuvent être facilement intégrées dans les textiles, qui sont conçus pour être conformes aux surfaces curvilignes et confortables à porter. De plus, leurs structures de tissage offrent un soutien qui les rend résistants à la fatigue. De nombreux groupes de recherche ont développé des capteurs de contrainte à base de fibres pour détecter les signaux biologiques externes. Cependant, leurs sensibilités étaient relativement faibles.
L'applicabilité des dispositifs portables est actuellement limitée par leur source d'alimentation, comme la taille, poids, et la durée de vie de la batterie diminue leur polyvalence. La récolte d'énergie mécanique du corps humain est une solution prometteuse pour surmonter ces limitations en utilisant divers types de mouvements comme la flexion, élongation, et en appuyant. Cependant, Signalé précédemment, les récupérateurs d'énergie à base de fibres n'étaient pas extensibles et ne pouvaient pas entièrement récupérer l'énergie mécanique disponible.
Le professeur Seungbum Hong et le professeur Steve Park du Département des sciences et de l'ingénierie des matériaux et leur équipe ont fabriqué une fibre extensible en utilisant une couche ferroélectrique composée de P(VDF-TrFE)/PDMS pris en sandwich entre des électrodes extensibles composées d'un composite de carbone à parois multiples nanotubes (MWCNT) et poly 3, 4-éthylènedioxythiophène polystyrènesulfonate (PEDOT:PSS).
Figure 2. Photographies d'une fibre multifonctionnelle étirable étirée à 100 %, courbé, et tordu. Crédit : Institut coréen avancé des sciences et de la technologie (KAIST)
Les fissures formées dans la couche MWCNT/PEDOT:PSS aident la fibre à montrer une sensibilité élevée par rapport aux capteurs de contrainte à fibre signalés précédemment. Par ailleurs, la nouvelle fibre peut récolter de l'énergie mécanique sous divers stimuli mécaniques tels que l'étirement, tapotement, et injecter de l'eau dans la fibre en utilisant l'effet piézoélectrique de la couche P(VDF-TrFE)/PDMS.
Le professeur Hong a dit :« Cette nouvelle fibre a diverses fonctionnalités et rend l'appareil simple et compact. Il s'agit d'une technologie de base pour le développement d'appareils portables dotés de capacités de récupération d'énergie et de détection de contrainte.
