WPI-MANA : Récolter de l'énergie à l'échelle nanométrique avec les nanogénérateurs triboélectriques (TENG)

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TSUKUBA, Japon, 16 novembre 2021 /PRNewswire/ -- Une nouvelle recherche au Centre international de nanoarchitectonique des matériaux (WPI-MANA), Institut national des sciences des matériaux (NIMS), fait progresser le domaine des nanogénérateurs triboélectriques (TENG), des appareils prometteurs pour la charge sans fil des dispositifs de stockage d'énergie tels que les batteries et les condensateurs. Cela pourrait ouvrir la voie à de nouvelles façons de récolter l'énergie mécanique sans avoir besoin d'amplification externe et de survolteurs-dévolteurs, et de transmettre sans fil l'énergie générée pour le stockage.

(Image: https://kyodonewsprwire.jp/prwfile/release/M105739/202111052918/_prw_PI1fl_63WHglS5.jpg)

Un nanogénérateur triboélectrique est un appareil de récupération d'énergie qui convertit l'énergie mécanique externe à l'échelle nanométrique en électricité. Ces appareils peuvent être utilisés pour utiliser toutes sortes d'énergie mécanique disponible mais gaspillée dans la vie quotidienne, comme le mouvement humain, la marche, les vibrations et le déclenchement mécanique.

La technologie a suscité un vif intérêt dans le monde entier. Les premiers articles sur le TENG n'ont été publiés que récemment, en 2012, par le groupe du professeur Zhong Lin Wang au Georgia Institute of Technology, et depuis lors, les performances et l'efficacité des appareils se sont considérablement améliorées. Très tôt, il a été constaté que l'ajout de nanostructures aux surfaces des matériaux actifs améliorait leur efficacité, car cela augmentait la surface et donc la quantité de transfert de charge.

Une équipe MANA, dirigée par Ken C. Pradel de MANA et Naoki Fukata, chercheur principal et chef de groupe du groupe des matériaux semi-conducteurs nanostructurés de MANA, a conçu un modèle géométrique simple montrant comment des réseaux d'hémisphères peuvent s'imbriquer et augmenter la quantité de contact de surface.

Ils ont corrélé cela avec un système modèle de polyamide et de fluorure de polyvinylidène, TENG. Ils ont découvert qu'en ajustant l'espacement entre les caractéristiques du motif, la tension et le courant de sortie peuvent être considérablement améliorés.

« En approfondissant notre compréhension des interactions de surface dans ces appareils, nous pouvons les optimiser de manière plus intelligente pour réduire les coûts et améliorer les performances », ont-ils déclaré.

Cette recherche a été réalisée par Ken C. Pradel, JSPS Fellow au moment de la recherche (WPI-MANA), et son collaborateur.

« Optimisation systématique des performances des nanogénérateurs triboélectriques grâce au micromotif de surface »
Ken C. Pradel et al., Nano Energy Volume 83 (mai 2021)
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105856

MANA E-BULLETIN
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