Electronique portable: une pile étirable et flexible alimentée par la sueur
Publié par Adrien le 26/09/2019 à 08:00
Source: CNRS
Une pile flexible et extensible, adhérant à la peau, et capable de produire de l'énergie électrique par transformation de composés présents dans la transpiration, voici le dispositif, unique et breveté, développé par des chercheurs du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis,...) Grenoble Alpes et de l'université de San Diego (USA). Cette pile peut d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des réseaux de distribution d'électricité et de gaz pour les 8 gestionnaires du secteurs mixte en...) et déjà allumer une LED en continu, ouvrant de nouvelles perspectives pour le développement de l'électronique portable alimentée par des bio-dispositifs autonomes et respectueux de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend...). Ces travaux sont publiés dans Advanced Functional Materials le 25 septembre 2019.


Études de résistance mécanique et électrochimique de la biopile à des étirements de 20% en 2D direction.
© Xiaohong Chen, Département de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec...) moléculaire (CNRS/Université Grenoble Alpes)

L'intérêt pour les appareils électroniques portables ne cesse de croître, en particulier pour la surveillance médicale et sportive. Ces dispositifs exigent le développement d'une source d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) fiable et efficace qui peut être facilement intégrée au corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.). Utiliser les "biocarburants" présents dans les liquides organiques humains est de longue date une piste prometteuse.

Des scientifiques du Département de chimie moléculaire (CNRS/Université Grenoble Alpes), spécialistes de la bio-électrochimie, ont décidé de collaborer avec une équipe américaine de l'Université de San Diego en Californie, experte en nanomachines, biocapteurs et nanobioélectronique. Ils ont mis au point (Graphie) un tissu conducteur flexible composé de nanotubes de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.), de polymère réticulant et d'enzymes, reliés entre eux par des connecteurs extensibles directement imprimés, par sérigraphie, sur le tissu.


Image de la biopile portable collée sur un bras et alimentant une diode fixée sur le brassard noir entourant l'avant-bras.
© Xiaohong Chen, Département de chimie moléculaire (CNRS/Université Grenoble Alpes)

Cette biopile, qui suit la déformation de la peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.), produit de l'énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il effectue un travail : déplacer une charge, fournir de la...) par réduction de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) et par oxydation du lactate présent dans la transpiration. Après son adhésion (En physique, l'adhésion est l'ensemble des phénomènes physico-chimiques qui se produisent lorsque l’on met en contact intime deux...) sur le bras d'un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).), elle est capable, via la connexion d'un amplificateur (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) de tension (La tension est une force d'extension.), d'allumer une LED en continu. Sa fabrication est relativement simple et peu onéreuse, le coût principal étant principalement lié à la production des enzymes qui permettent de transformer les composants de la sueur (La sueur est un liquide secrété par les glandes sudoripares lors du phénomène de transpiration qui joue un rôle important pour le...). Les efforts des chercheurs portent aujourd'hui sur l'amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique,...) de la tension fournie par la biopile afin de réussir à alimenter des dispositifs portables plus importants.

Bibliographie

Stretchable and Flexible Buckypaper-Based Lactate Biofuel Cell for Wearable Electronics. Xiaohong Chen, Lu Yin, Jian Lv, Andrew J. Gross, Minh Le, Nathaniel Georg Gutierrez, Yang Li, Itthipon Jeerapan, Fabien Giroud, Anastasiia Berezovska, Rachel K. O'Reilly, Sheng Xu, Serge Cosnier, and Joseph Wang. Advanced Functional Materials, le 25 septembre 2019.
DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.201905785
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