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Posté par Adrien le Jeudi 02/09/2010 à 00:00
Miniaturisation de batteries: vers la taille d'un grain de poussière ?
Un groupe de recherche allemand de l'Université technique (TU) de Chemnitz et de l'Institut Leibniz de recherche sur les corps solides et les matériaux (IFW) de Dresde développe des réservoirs énergétiques ultracompacts. "Si l'on découpe une batterie habituelle, on peut constater qu'elle est constituée de couches enroulées", rappelle Oliver G. Schmidt, titulaire de la chaire de systèmes de matériaux en nanoélectronique à la TU de Chemnitz: "Ainsi jusqu'à présent la taille des batteries ne pouvait être réduite que de façon limitée, car l'enroulement (Un enroulement en électrotechnique est un conducteur électrique isolé bobiné (enroulé autour d'un support). Cet...) des couches ne fonctionne qu'à l'échelle macroscopique". Son groupe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) a développé une solution pour passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) outre cette limitation dans la miniaturisation.


De l’énergie enroulée: des systèmes de couches ultrafines s’enroulent sur elles-mêmes des milliers de fois en petits réservoirs d’énergie.
La combinaison (Une combinaison peut être :) des couches peut être choisie au jugé, afin que diverses sortes de stockage d’énergie soient possibles:
les condensateurs libèrent l’énergie rapidement, les batteries offrent un stockage à long terme.

Un système de couches à haute tension (La tension est une force d'extension.) est constitué par un revêtement par alternance de couches minces de matériaux métalliques et diélectriques sur une sous-couche plate. Cette tension mécanique peut être libérée grâce au décollement ciblé des couches fines, afin que les couches s'enroulent d'elles-mêmes en un réservoir énergétique ultra-compact. "Ainsi des unités énergétiques extrêmement compactes sont fabriquées, avec une énorme capacité de stockage d'énergie par unité de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) sur une puce, soit plus de deux fois celle des technologies habituelles", estime M. Schmidt avant de compléter: "Enfin et surtout, le processus de fabrication est extrêmement facile et fonctionne presque de lui-même."

"Nous employons pour cela des matériaux hybrides", explique le Dr. Carlos Cesar Bof Bufon, du groupe de recherche de Chemnitz. Ainsi divers matériaux peuvent être utilisés, du métal ou des isolateurs, mais aussi des substances organiques comme des polymères ou des couches moléculaires ultrafines. M. Bof Bufon explique que "le rendement est ainsi considérablement amélioré. Les réservoirs d'énergie peuvent être employés pour des applications exigeant à court terme une puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) élevée, comme les mini-moteurs électriques". Les mini-batteries peuvent aussi être utilisées pour l'approvisionnement énergétique local de puces au silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) ou pour le fonctionnement de systèmes autonomes, comme les petits robots.

Les visionnaires envisagent même l'intégration de ces mini-batteries dans la poussière intelligente (ou smart (Smart est une société allemande et une marque du groupe DaimlerChrysler créée en 1996 avec l'aide de Swatch Group. Elle...) dust): il s'agit de minuscules systèmes de capteurs, utilisés par exemple pour mesurer la température dans les cyclones. Ils pourraient aussi suivre les oiseaux migrateurs sur le chemin du sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) afin de suivre les évolutions de la température au cours du voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement développé et...). "Lorsque le système de capteur (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension...) n'est pas plus gros qu'un grain (En météorologie maritime: Un grain est un vent violent et de peu de durée qui s'élève soudainement et qui est...) de poussière, l'approvisionnement énergétique ne peut pas par conséquent être élevé", ajoute M. Schmidt.

Le groupe de recherche de Chemnitz travaille dans les locaux des bâtiments des start-up sur le campus (Un campus (du mot latin désignant un champ) désigne l'espace rassemblant les bâtiments et l'infrastructure d'une université ou d'une...) des systèmes intelligents aux environs de la TU. "Nous nous intégrons très bien dans cet environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la...), car sur ce campus de nombreuses entreprises s'intéressent aux technologies de nanosystèmes, entreprises qui se penchent sur la question de l'approvisionnement énergétique et sont susceptibles de mettre en application nos développements", affirme M. Schmidt. Selon les estimations des experts, il reste environ 5 ans jusqu'à la maturité des applications. Les idées pour un développement ultérieur ne manquent pas: par exemple, un fil pourrait être relié directement au réservoir énergétique en tant que bobine, afin de créer un circuit oscillant miniaturisé.

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Source: BE Allemagne numéro 494 (1/09/2010) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /64292.htm
Illustration: IDW