Les scientifiques ont utilisé un composé fabriqué à partir d'un dérivé d'amidon et de bicarbonate de soude pour aider à convertir l'énergie mécanique en énergie électrique. L'approche, développé par des scientifiques du Daegu Gyeongbuk Institute of Technology (DGIST), avec des collègues en Corée et en Inde, est rentable et biocompatible, et peut aider à recharger les appareils électroniques à faible consommation d'énergie comme les calculatrices et les montres. Les détails ont été publiés dans le journal Matériaux fonctionnels avancés .

"Les nanogénérateurs triboélectriques récupèrent l'énergie mécanique et la convertissent en courant électrique, " explique Hoe Joon Kim, ingénieur en robotique de DGIST. " Mais bon nombre des matériaux utilisés dans ces appareils sont considérés comme un risque biologique et ne conviennent pas aux applications portables. Notre nanogénérateur triboélectrique intègre de la cyclodextrine, un matériau vert largement utilisé pour l'administration de médicaments dans le corps humain, ce qui le rend écologique et sans danger."

La cyclodextrine est un composé polysaccharidique produit à partir d'amidon. Les scientifiques l'ont utilisé pour lier les ions sodium entre eux dans ce qu'on appelle une structure métal-organique (MOF). Les MOF forment des matériaux poreux largement utilisés dans le stockage de gaz, catalyse et détection.

Spécifiquement, Kim et son équipe ont appliqué des ultrasons à un mélange de cyclodextrine et de bicarbonate de sodium dans de l'eau. Ils ont ensuite ajouté de l'acide trimésique et appliqué une autre courte série d'ultrasons. Le processus se déroule à température ambiante et conduit à la formation d'un MOF composé d'ions sodium liés entre eux par des liaisons cyclodextrines.

L'équipe a incorporé le MOF dans un nanogénérateur en le revêtant sur une électrode de cuivre, qui repose sur une base en plastique de polyéthylène téréphtalate (PET). En face de la couche MOF se trouve une couche de téflon placée sur une seconde électrode de cuivre qui est également collée à une feuille de PET. Les deux côtés du nanogénérateur s'ouvrent et se ferment en réponse aux mouvements, comme la marche ou le jogging. Chaque fois que le MOF entre en contact avec le Teflon, des électrons sont échangés et un courant électrique est généré. Ce processus est appelé effet triboélectrique.

L'équipe a testé l'appareil en l'attachant à une chaussure, un sac à dos, et le genou et l'abdomen d'une personne. Ils ont découvert qu'il pouvait récolter de l'énergie mécanique en marchant, jogging et flexion, et même de certains mouvements de yoga typiques. L'appareil était capable de piloter des appareils électroniques à faible consommation comme une montre-bracelet numérique, un hydromètre et une calculatrice.

"Notre MOF étend la liste des matériaux triboélectriques, ", déclare Kim. Lui et son équipe prévoient de continuer à rechercher des matériaux biocompatibles pouvant être utilisés dans des applications portables. Ils travaillent également au développement de supercondensateurs capables de stocker l'énergie générée par les nanogénérateurs triboélectriques. "En utilisant le nanogénérateur et le supercondensateur ensemble, nous pensons pouvoir développer des systèmes énergétiques de nouvelle génération pour l'électronique portable, biodispositifs et robots, " il dit.