Une transparence, nanogénérateur triboélectrique étirable (TENG) d'une surface jusqu'à 12 cm x 12 cm et d'une puissance de 8 watts par mètre carré, a été réalisé par des chercheurs de l'Université de Nagoya en utilisant un film mince de nanotubes de carbone (film CNT) comme l'une des électrodes du TENG. Le film CNT a été formé à l'aide d'une méthode de revêtement par pulvérisation simple, économique et évolutive, et appliqué, comme preuve de concept, aux feuilles et gants de communication optique sans fil auto-alimentés qui alimentent également les LED bleues. Le travail a été rapporté dans le journal Nano énergie .

Appareils portables, comme les montres connectées et les trackers d'activité, ont de nombreuses fonctions utiles, y compris l'affichage d'informations et la détection d'informations biologiques. Plus d'un demi-milliard sont déjà utilisés dans le monde, dans une large gamme d'applications telles que le sport, soins de santé, et l'Internet humain des objets (IoT) - et cela augmentera considérablement lorsque la révolution des télécommunications 5G s'épanouira pleinement. Actuellement, presque tous ces appareils sont alimentés par des piles rechargeables, qui sont relativement encombrants et nécessitent un temps de recharge important. De plus, les batteries Li-ion couramment utilisées sont également confrontées à des problèmes environnementaux. Et si la source d'alimentation des appareils portables n'était pas du tout une batterie, mais une matière extensible qui suit le mouvement du corps, et est-il petit et léger pour le confort de l'utilisateur ? Les technologies de récupération d'énergie qui convertissent de petites quantités d'énergie ambiante en énergie électrique peuvent constituer une alternative aux batteries pour alimenter les appareils portables.

Naturellement, Les appareils électroniques extensibles ont récemment attiré beaucoup de recherches et d'attention commerciale. Les récupérateurs d'énergie portables doivent non seulement être flexibles, mais également extensibles afin de suivre le mouvement corporel tridimensionnel du corps. De plus, ils doivent fournir une puissance suffisante pour piloter une variété d'appareils électroniques. Cependant, la puissance de sortie des moissonneuses à l'heure actuelle n'est pas suffisante pour rendre pratique la génération triboélectrique extensible.

Une équipe de recherche de l'Université de Nagoya a surmonté le problème de l'extensibilité et de la faible puissance de sortie. En tant que premier auteur, Professeur adjoint Masahiro Matsunaga, de l'Institut des matériaux et systèmes pour la durabilité de l'Université de Nagoya, explique, « Nous avons réalisé un nanogénérateur triboélectrique (TENG) transparent et extensible qui peut suivre les mouvements humains en utilisant un film mince de nanotubes de carbone (film CNT) comme électrode pour le TENG. Le TENG fabriqué a une structure simple :un film CNT est pris en sandwich à l'intérieur un élastomère polydiméthylsiloxane (PDMS). Il a une transparence de plus de 90 %.

Lorsque la surface du TENG est touchée, le TENG convertit l'énergie mécanique en électricité par un processus appelé "électrification de contact" et induction électrostatique. Le film CNT est fabriqué par une simple méthode de revêtement par pulvérisation, qui est rentable et évolutif. L'équipe de recherche de l'Université de Nagoya peut fabriquer un grand TENG d'une superficie allant jusqu'à 12 cm x 12 cm. De plus, à l'aide d'un traitement plasma lors de la fabrication, l'actuel, La densité de puissance de sortie réalisée du TENG peut atteindre 8 watts par mètre carré.

Comme preuve de concept, l'équipe de l'Université de Nagoya a démontré l'utilité du nouveau TENG en l'appliquant à la fabrication de feuilles de communication optique sans fil auto-alimentées, et des gants où des diodes électroluminescentes (DEL) bleues étaient intégrées dans le TENG et câblées à l'aide de films CNT.

Le professeur Matsunaga explique plus loin :« Pour les fiches de communication, nous avons formé trois électrodes et fils séparés avec les LED de différentes couleurs dans la feuille. La feuille peut envoyer divers signaux optiques selon le type de toucher :appuyez ou glissez."

"Pour faire le gant, nous avons attaché le TENG sur la paume, et a utilisé un fil CNT pour le connecter aux LED bleues intégrées au dos de la main. Le gant peut piloter des LED par des claquements de mains. Le gant peut être mis et retiré sans endommager la fonctionnalité en raison de l'extensibilité et de la durabilité des films CNT."

La nouvelle technique pour produire une puissance de sortie relativement élevée, Les générateurs d'électricité extensibles et flexibles pourraient être la première étape pour réduire notre dépendance aux batteries rechargeables pour les appareils portables.