Polymères chargés nanotubes pour la conversion d'énergie – NAPOLECO

Le développement intensif de l’électronique portable et de manière générale des systèmes intégrés a mis en avant le problème de leur alimentation. Actuellement, la source d’énergie la plus utilisée est la batterie mais cette dernière a une durée de vie limitée et pose un problème de recyclage. C’est pourquoi, le développement de sources d’énergie autonomes utilisant les ressources disponibles dans l’environnement connaît un fort intérêt depuis ces dernières années. Parmi celles-ci, les vibrations mécaniques occupent une place de choix pour réaliser des convertisseurs d’énergie mécano-électriques. Beaucoup de travaux de recherches se sont focalisés sur les matériaux céramiques piézoélectriques mais ces derniers présentent des déformations faibles et demandent des procédés de fabrications complexes. Par opposition, les polymères électroactifs possèdent une très grande flexibilité et peuvent être facilement moulés sous différentes formes. Néanmoins, leur aptitude à la conversion reste plus faible que celle des matériaux piézoélectriques.
C’est pourquoi il est important de rechercher de nouvelles voies pour augmenter leur capacité à transformer l’énergie ambiante en énergie électrique en élaborant de nouveaux matériaux encore plus performants et en les associant à des interfaces électroniques capables d’augmenter l’extraction d’énergie.

Le but de ce projet est de contribuer au développement de nouveaux composites polymères chargés avec des nano-objets afin de réaliser des convertisseurs d’énergie performants à partir de la vibration mécanique ou de la chaleur. Ces nouveaux composites seront préparés en utilisant des nano-tubes de carbone fonctionnalisés et dispersés dans une matrice polymère. Ils seront caractérisés à différentes échelles. Cette caractérisation inclura de l’imagerie (interaction entre le nano-tube et la matrice, interaction entre le composite et son électrode) et la mesure des coefficients macroscopiques traduisant l’aptitude à la conversion (par exemple le coefficient d’électrostriction Q ou M, le courant et la puissance électrique disponible sous gradient thermique ou sous contrainte mécanique) et les paramètres électriques et mécaniques les plus significatifs (permittivité, seuil de percolation, Module d’Young). Ce projet s’inscrit dans les actions de recherches internationales en cours sur l’optimisation de la conversion d’une forme d’énergie sous une autre et sur une meilleure interprétation des mécanismes responsables de cette conversion aux différentes échelles. Il a aussi pour objectif de développer de nouveaux systèmes de récupération d’énergie performants utilisant la chaleur et la vibration mécanique disponibles dans l’environnement.
Ces récupérateurs constituent une des briques indispensables pour développer des dispositifs auto-alimentés et sans fils comme par exemple des équipements de contrôle structural de santé ou des capteurs parfaitement autonomes. Ce projet contribuerait enfin à une utilisation à la fois plus rationnelle de l’énergie et plus soucieuse de l’environnement.