Smokey l'ours dit que vous seul pouvez empêcher les incendies de forêt, mais et si Smokey avait une sauvegarde high-tech ? Dans une nouvelle étude, une équipe de scientifiques de la Michigan State University a conçu et fabriqué un système de détection et d'alarme d'incendie de forêt à distance alimenté uniquement par le mouvement des arbres dans le vent.

Comme détaillé dans le journal Matériaux fonctionnels avancés , le dispositif, connu sous le nom de MC-TENG - abréviation de nanogénérateur triboélectrique cylindrique multicouche (TENG) - génère de l'énergie électrique en récupérant l'énergie du mouvement sporadique des branches d'arbres auxquelles il est suspendu.

"Pour autant que nous sachions, il s'agit de la première démonstration d'un tel nouveau MC-TENG en tant que système de détection des incendies de forêt, " a déclaré l'auteur principal Changyong Cao, qui dirige le laboratoire des machines molles et de l'électronique à l'école d'emballage de MSU et est professeur adjoint à l'école d'emballage et aux départements de génie mécanique, et Génie électrique et informatique.

"Le système de détection auto-alimenté pourrait surveiller en permanence l'incendie et les conditions environnementales sans nécessiter de maintenance après le déploiement, " il a dit.

Pour Cao et son équipe, les tragiques incendies de forêt de ces dernières années dans l'Ouest américain, Le Brésil et l'Australie ont été les moteurs de cette nouvelle technologie. Cao pense qu'une réponse précoce et rapide aux incendies de forêt facilitera leur extinction, réduisant considérablement les dommages et les pertes de biens et de vie.

Les méthodes traditionnelles de détection des incendies de forêt comprennent la surveillance par satellite, patrouilles terrestres, tours de guet, entre autres, qui ont des coûts de main-d'œuvre et financiers élevés en échange d'une faible efficacité.

Les technologies actuelles de capteurs à distance sont de plus en plus courantes, mais s'appuient principalement sur la technologie de la batterie pour l'alimentation.

"Bien que les cellules solaires aient été largement utilisées pour l'électronique portable ou les systèmes auto-alimentés, il est difficile de les installer dans une forêt en raison de l'ombrage ou de la couverture d'un feuillage luxuriant, " dit Yaokun Pang, co-auteur et associé postdoctoral au laboratoire de Cao.

La technologie TENG convertit l'énergie mécanique externe, comme le mouvement d'une branche d'arbre, en électricité par effet triboélectrique, un phénomène où certains matériaux se chargent électriquement après s'être séparés d'un second matériau avec lequel ils étaient auparavant en contact.

La version la plus simple du dispositif TENG se compose de deux manchons cylindriques d'un matériau unique qui s'emboîtent l'un dans l'autre. Le manchon central est ancré par le haut tandis que le manchon inférieur est libre de glisser de haut en bas et de se déplacer d'un côté à l'autre, contraint uniquement par une bande de connexion élastique ou un ressort. Lorsque les deux manches se désynchronisent, la perte intermittente de contact génère de l'électricité. Les MC-TENG sont équipés de plusieurs couches triboélectriques hiérarchiques, augmenter la puissance électrique.

Le MC-TENG stocke son courant électrique généré sporadiquement dans un micro-supercondensateur à base de nanotubes de carbone. Les chercheurs ont sélectionné cette technologie pour ses temps de charge et de décharge rapides, permettant à l'appareil de se charger correctement avec seulement des rafales de vent courtes mais soutenues.

"A une fréquence de vibration très basse, le MC-TENG peut générer efficacement de l'électricité pour charger le supercondensateur attaché en moins de trois minutes, " dit Cao.

Les chercheurs ont équipé le prototype initial de capteurs de monoxyde de carbone (CO) et de température. L'ajout d'un capteur de température visait à réduire la probabilité d'une lecture faussement positive du dioxyde de carbone.