Regardez l’énergie des vêtements bruissants charger votre téléphone intelligent
Les chercheurs résolvent un problème de longue date consistant à produire des fibres de nylon piézoélectriques pour créer des textiles générateurs d’énergie.
Imaginez le bruissement de votre chemise lorsque vous vous déplacez en générant suffisamment d’énergie pour charger votre appareil mobile ou alimenter les capteurs de santé des vêtements que vous portez. C’est la promesse des fibres de nylon développées par une collaboration entre un groupe international de chercheurs.
Des scientifiques de l’Université de Bath, l’Institut Max Planck de recherche sur les polymères (MPI-P) en Allemagne et l’Université de Coimbra au Portugal ont développé des fibres de nylon piézoélectriques traitées en solution qui sont suffisamment intelligentes pour produire de l’électricité à partir de simples mouvements corporels.
Lorsqu’elles sont tissées dans des vêtements, les fibres piézoélectriques transforment l’énergie mécanique en énergie électrique chaque fois qu’une personne se déplace.
L’invention ouvre la voie à des vêtements intelligents qui peuvent surveiller la santé et les signes vitaux à l’aide de capteurs et qui ont la capacité de charger des appareils sans avoir besoin d’une source d’alimentation externe.
« Il y a une demande croissante de textiles électroniques intelligents, mais trouver des fibres de matériaux électroniques bon marché et facilement disponibles qui conviennent aux vêtements modernes est un défi pour l’industrie textile », a déclaré le professeur Kamal Asadi, ancien chef de groupe au MPI-P. et maintenant professeur au département de physique de Bath, a déclaré dans un communiqué.
Lui et son ancien doctorant Saleem Anwar ont été les premiers à créer des fibres de nylon piézoélectriques qui ont rendu possible la nouvelle invention. L’équipe a commencé la recherche à l’Institut Max Planck de recherche sur les polymères en Allemagne avant qu’Asadi ne déménage à Bath en septembre.
Le problème piézoélectrique
Bien que les matériaux piézoélectriques aient déjà été utilisés pour une myriade de dispositifs de récupération d’énergie qui utilisent des vibrations mécaniques telles que le mouvement du corps, ouvrant la voie à de nouveaux capteurs et appareils portables, ils présentent un inconvénient, a déclaré Asadi.
« La plupart de ces matériaux sont en céramique et contiennent du plomb, qui est toxique et rend difficile leur intégration dans l’électronique ou les vêtements portables », a-t-il déclaré.
Le nylon a ses propriétés piézoélectriques, moins le plomb, et est largement utilisé ; cependant, c’est « un matériau très difficile à manipuler », a déclaré Asadi dans un communiqué de presse. « Le défi est de préparer des fibres de nylon qui conservent leurs propriétés piézoélectriques », a-t-il déclaré.
Auparavant, les scientifiques utilisaient le nylon sous sa forme polymère brute et piézoélectrique – une poudre blanche qui peut être mélangée avec d’autres matériaux – pour travailler avec cette capacité. Le processus typique de création de ces cristaux consiste à fondre, à refroidir rapidement, puis à étirer le nylon, ce qui crée des plaques piézoélectriques épaisses appelées films adaptés aux vêtements.
Une nouvelle orientation
Asadi et Anwar, dont ce dernier est ingénieur textile, ont essayé une nouvelle technique pour produire des films minces en nylon piézoélectrique. Ils ont dissous la poudre de nylon dans un solvant acide plutôt que de la faire fondre, ce qui a donné un film fini avec des molécules de solvant qui se sont bloquées à l’intérieur des matériaux.
Cela a toutefois empêché la formation de la phase piézoélectrique du matériau, ce qui signifie que les scientifiques devaient trouver un moyen d’éliminer l’acide pour fabriquer le nylon adapté à l’usage, a déclaré Asadi.
Sur un coup de tête, l’équipe a découvert qu’en mélangeant la solution acide avec l’acétone, couramment utilisée pour enlever le vernis à ongles ou la peinture fine, ils pouvaient dissoudre le nylon, puis extraire l’acide, laissant le film de nylon dans une phase piézoélectrique, Asadi mentionné.
« L’acétone se lie très fortement aux molécules d’acide, donc lorsque l’acétone est évaporée d’une solution de nylon, elle emporte l’acide avec elle », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse. « Il vous reste du nylon dans sa phase cristalline piézoélectrique. »
Les chercheurs ont publié un article sur leurs travaux dans la revue Matériaux fonctionnels avancés.
La prochaine étape pour l’équipe consiste à transformer les fibres de nylon piézoélectriques en fils, puis à les intégrer dans des tissus, ce qui ouvre la voie à la conception et au développement de textiles électroniques capables d’intégrer des capteurs dans le tissu et de générer de l’énergie pendant que les gens sont en déplacement. a dit Asadi.
L’énergie récoltée à partir des fibres piézoélectriques peut être stockée dans une batterie qui réside dans une poche de vêtement qui peut se connecter à un appareil pour le charger soit sans fil, soit via un câble, a-t-il ajouté.
