Des chercheurs créent un film ultrafin pour alimenter les wearables avec la chaleur corporelle
Une avancée majeure dans la technologie des films thermoelectriques flexibles ouvre des perspectives prometteuses pour les dispositifs portables et des solutions de refroidissement. Des chercheurs de l’Université de Technologie du Queensland ont développé un film flexible qui révolutionne la flexibilité, la fabrication et la performance. Cette découverte pourrait transformer ce approche de l’énergie.
Avenir prometteur : Une nouvelle avancée dans la technologie des films thermoelectriques flexibles pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de dispositifs portables et de solutions de refroidissement. Les chercheurs de l’Université de Technologie du Queensland (QUT) ont créé un film flexible qui surmonte les défis de flexibilité, de fabrication et de performance qui perdurent.
Des chercheurs australiens ont conçu un film ultra-mince et flexible capable d’exploiter la chaleur corporelle pour alimenter des dispositifs portables, éliminant potentiellement le besoin de batteries. Cette technologie, qui pourrait également refroidir les puces électroniques dans les smartphones et les ordinateurs, représente un progrès significatif dans un domaine en constante évolution. Cette avancée s’appuie sur des travaux fondamentaux menés par des équipes de recherche du monde entier axés sur la récupération d’énergie et la gestion thermique.
Les dispositifs thermélectriques capables de convertir les différences de température en électricité sont recherchés depuis longtemps pour les électroniques portables. Cependant, créer des versions flexibles, efficaces et commercialement viables s’est avéré difficile. La flexibilité limitée, les processus de fabrication complexes, les coûts élevés et la performance insuffisante ont constitué des obstacles à l’augmentation de l’échelle et à la commercialisation des thermoelectriques inorganiques flexibles pour les électroniques portables et les applications de refroidissement haut de gamme.
Le professeur Zhi-Gang Chen et son équipe à QUT semblent avoir résolu ces défis. Leur recherche, publiée dans la revue Science, présente une technologie économique pour produire des films thermoelectriques flexibles. L’innovation clé réside dans l’utilisation de minuscules cristaux, ou « nanobinders », qui forment une couche homogène de bismuth telluride, améliorant à la fois l’efficacité et la flexibilité.
La méthode de l’équipe intègre synthèse solvothermale, impression par sérigraphie, et techniques de sinterisation. La synthèse solvothermale crée des nanocristaux dans un solvant sous haute température et pression, tandis que l’impression par sérigraphie permet la production de films à grande échelle. Le processus de sinterisation chauffe les films à des températures proches de leur point de fusion, liant efficacement les particules ensemble.
Le film imprimable résultant se compose de nanoplaques à base de Bi₂Te₃ en grains hautement orientés et de nanorods de Te comme nanobinders. Lorsqu’il est assemblé en un dispositif thermoelectrique flexible, la densité de puissance du film se classe parmi les plus élevées pour les dispositifs imprimés par sérigraphie.
L’approche de l’équipe de QUT n’est pas limitée aux thermoelectriques à base de bismuth telluride. Wenyi Chen, le premier auteur de l’étude, a noté que leur technique pourrait également fonctionner avec d’autres systèmes, tels que les thermoelectriques à base de selenide d’argent, qui sont potentiellement moins chers et plus durables.
Cette technologie ouvre un éventail d’applications potentielles. « Les dispositifs thermoelectriques flexibles peuvent être portés confortablement sur la peau, où ils transforment efficacement la différence de température entre le corps humain et l’air ambiant en électricité », a déclaré le professeur Chen.
Au-delà de l’alimentation des électroniques portables, le film pourrait être utilisé pour la gestion thermique personnelle. Par exemple, l’intégration de dispositifs thermoelectriques flexibles dans des textiles ouvre de nouvelles possibilités pour des vêtements intelligents avec ces dispositifs utilisés pour créer des vêtements chauffants autoprincipés pour des environnements froids.
Des recherches antérieures ont montré que les dispositifs thermoelectriques flexibles peuvent offrir des solutions innovantes pour la récupération d’énergie et la gestion thermique à travers divers secteurs.
Dans l’industrie automobile, les dispositifs thermoelectriques flexibles pourraient être intégrés aux véhicules pour alimenter des capteurs de détection de distance sans batterie pour la conduite autonome en exploitant la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur d’un véhicule. Ces dispositifs pourraient également récupérer de l’énergie des tuyaux d’échappement et d’autres composants générant de la chaleur, améliorant ainsi l’efficacité énergétique et réduisant les émissions.
Le secteur médical pourrait également bénéficier considérablement de cette technologie. Les dispositifs thermoelectriques flexibles pourraient alimenter des dispositifs médicaux implantables utilisant la chaleur corporelle, éliminant ainsi le besoin de remplacer les batteries et réduisant le risque de complications. De plus, ils pourraient permettre des systèmes de surveillance de la température corporelle continus et non invasifs, fournissant des données précieuses pour le suivi de la santé.
À plus grande échelle, les dispositifs thermoelectriques flexibles ont le potentiel de récupérer la chaleur perdue des infrastructures. En se conformant aux surfaces courbes des tuyaux, des machines ou des composants de bâtiment, ces dispositifs pourraient générer de l’électricité à partir de sources de chaleur jusqu’alors inexploitées, contribuant à des bâtiments et des processus industriels plus économes en énergie.
