Choquant! Des Fibres 'D'Anguille Électrique' Pourraient Alimenter La Technologie Portable

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Une nouvelle fibre imite la génération de charges choquantes des anguilles électriques et pourrait être utilisée pour alimenter un jour des appareils électroniques portables

De nouvelles recherches suggèrent que les fibres extensibles qui imitent les anguilles électriques pourraient être tissées dans des vêtements pour alimenter la technologie portable.
À titre expérimental, ces fibres flexibles ont produit assez de puissance pour faire fonctionner des lumières et des montres électroniques.

La nouvelle fibre est passionnante car elle prend une page de la nature pour "résoudre les problèmes du monde réel et même surmonter la nature sous certains aspects", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Hao Sun, spécialiste des matériaux à l'université Fudan de Shanghai. [Top 10 des inventions qui ont changé le monde]

Haute tension

Anguilles électriques (Electrophorus electricus) peut générer des chocs mortels pour assommer une proie et se défendre contre les prédateurs. Ces poissons ont des cellules connues sous le nom d'électrocytes, qui stockent et libèrent des ions chargés électriquement pour générer de puissants champs électriques.

À eux seuls, les électrocytes des anguilles électriques génèrent de faibles tensions d'environ 0,15 volts seulement. Cependant, chez des anguilles, des milliers de ces électrocytes décrits s’alignent, travaillant de concert à produire des chocs mortels jusqu’à 600 volts, soit environ cinq fois la tension émise par une prise électrique américaine.

Sun et ses collègues voulaient exploiter le pouvoir de l'anguille électrique dans un matériau synthétique. Pour ce faire, ils ont créé des fibres qui imitent la capacité des créatures choquantes d’empiler de concert de minuscules cellules productrices de tension.

Ces fibres sont des condensateurs, c’est-à-dire qu’elles alternent des paires de conducteurs électriques et d’isolants électriques, ou des matériaux qui bloquent le flux d’électricité. Les condensateurs stockent les charges électriques sur les surfaces des conducteurs et peuvent capter et libérer de l'énergie beaucoup plus rapidement que les batteries, bien qu'ils stockent généralement moins d'énergie que les batteries.

Les scientifiques ont fabriqué les condensateurs en enveloppant d’abord des feuilles de nanotubes de carbone autour de fibres de caoutchouc élastiques d’une largeur de 500 microns, soit environ cinq fois la largeur moyenne d’un cheveu humain. Les nanotubes de carbone sont des tubes d’un diamètre de quelques nanomètres, voire d’un milliardième de mètre, qui possèdent des propriétés électriques et mécaniques remarquables.

Les chercheurs ont veillé à ce que les feuilles de nanotubes de carbone électroconductrices ne recouvrent pas complètement le caoutchouc isolant électrique. Au lieu de cela, il y avait des trous où le caoutchouc isolant était exposé. Ces espaces sont essentiels, car les condensateurs sont constitués d’unités conductrices et isolantes.

Ensuite, les scientifiques ont appliqué des patchs de gel électrolytique électroconducteur sur ces fibres. Les motifs utilisés par les chercheurs ont permis de convertir les fibres en condensateurs.

Plus il y a de segments alternés de feuilles de nanotubes électriquement conducteurs et d'espaces isolants électriquement isolants dans la fibre d'une fibre, plus la tension générée est grande. Une fibre d'environ 12 mètres de long pourrait générer 1 000 volts, ont rapporté les chercheurs le 14 janvier en ligne dans la revue Advanced Materials.

Des recherches antérieures ont également cherché à imiter les anguilles électriques en reliant plusieurs unités semblables à des électrocytaires. Cependant, ces unités étaient peu pratiques car elles étaient reliées par des fils métalliques et leur flexibilité était généralement médiocre, ont déclaré les chercheurs. Au lieu de cela, ce nouvel appareil connectait toutes ses unités électrocytaires sur une seule fibre.

"Nous pensons que ces résultats constituent une stratégie efficace pour faire progresser l'électronique flexible et les dispositifs portables", a déclaré Sun à WordsSideKick.com.

Fibre de puissance

Les fibres élastiques pourraient s'étirer jusqu'à 70% de plus que leur longueur habituelle sans perdre leurs propriétés électriques ou structurelles, ont déclaré les chercheurs. L’équipe a également montré que les fibres pouvaient être tissées avec des fibres élastiques classiques pour créer un tissu pouvant être intégré à des vêtements.

Les chercheurs ont suggéré que les fibres eely pourraient aider à alimenter des appareils électroniques miniatures. Par exemple, ils ont, à titre expérimental, créé des bracelets à énergie pour alimenter des montres électroniques et tissé des fibres dans des T-shirts pour alimenter 57 diodes électroluminescentes (DEL). À l'avenir, ces fibres énergétiques "pourraient être incorporées à nos vêtements quotidiens pour alimenter nos appareils portables, tels que l'Apple Watch et Google Glass", a déclaré Sun.

Les scientifiques ont également connecté leurs fibres de condensateur à des cellules solaires en forme de fibres afin de créer un matériau capable de récolter et de stocker de l'énergie. Lors d’expériences, ces fibres combinées ont généré 10 volts d’électricité lorsqu’elles ont été exposées à la lumière - suffisamment pour alimenter certains types de petits appareils électroniques, ont-ils déclaré. Les fibres des cellules solaires pourraient également recharger les fibres de la batterie dans des appareils portables, ont indiqué les chercheurs.

Suivez Charles Q. Choi sur Twitter @cqchoi. Suivez nous @wordssidekick, Facebook&. Article original sur WordsSideKick.com


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