Micro-GEnerateurs d'énergie à base de matériaux polymères biosourcés PIezoelectriques – GENEPI

Les matériaux piézoélectriques représentent des éléments stratégiques pour développer des capteurs et des récupérateurs d'énergie pour de multiples applications, notamment en lien avec l'émergence des dispositifs IoT auto-alimentés. Cependant, de nouveaux concepts sont nécessaires pour résoudre les problèmes économiques et environnementaux associés aux céramiques piézoélectriques à base de plomb sans compromettre les performances finales. Dans ce cadre, le projet GENEPI s’intéresse à la piézoélectricité spontanée en cisaillement du poly(L-lactide) (PLA), un polymère biosourcé alternatif possédant de nombreux bénéfices. Un procédé industriel de type extrusion-orientation sans solvant est notamment en cours de développement à l'IMT Lille Douai pour fabriquer aisément des capteurs / récupérateurs d'énergie à base de PLA mais plusieurs défis scientifiques doivent être surmontés pour obtenir une expertise solide sur ces technologies et permettre des développements plus rapides. Dans ce contexte, le premier objectif scientifique du projet GENEPI est d'améliorer les connaissances scientifiques sur les propriétés piézoélectriques en cisaillement du PLA, en particulier sur les relations procédé - structures - propriétés et l'utilisation de copolymères à blocs (meth)acryliques en tant qu'additifs pour développer des films piézoélectriques haute-performances à l'échelle laboratoire. Le deuxième objectif scientifique du projet GENEPI est de convertir le comportement piézoélectrique spécifique du PLA en comportement ferroélectrique conventionnel afin d'augmenter les propriétés piézoélectriques du PLA au-delà de la limite théorique avec des réponses électromécaniques dans des modes mécaniques conventionnels pour des opérations de détection / actuation / récupération d'énergie. Cette tâche complexe explorera plusieurs concepts (ferroélectricité à haute température du PLA, pseudo-ferroélectricité des mélanges nanostructurés à base de PLA et cristallisation assistée par champ électrique du PLA) pour révéler des stratégies de recherche à long terme.