Les nanogénérateurs piézoélectriques (PENG, piezoelectric nanogenerators)
sont des dispositifs permettant de convertir de l’énergie
mécanique/cinétique en énergie électrique via l’utilisation de matériaux
piézoélectriques nanostructurés. Ces dispositifs sont étudiés depuis
une vingtaine d’années et font actuellement l’objet d’intenses
développements technologiques pour de nombreuses applications
émergentes. Les vibrations et déformations mécaniques (périodiques ou sporadiques) sont converties en puissance électrique
et, malgré des puissances relativement modestes (inférieures au mW),
les PENGs sont particulièrement adaptés pour l’alimentation de systèmes
microélectroniques RFID à base de capteurs (température, humidité,
pression, lumière, accélération, etc…) et de récepteurs/émetteurs
radiofréquences. Les PENGs ouvrent donc la voie vers des objets connectées, communicants et autoalimentés
pour réaliser du monitoring multi-signaux en milieu complexe pour les
secteurs de l’habitat, du médical, du transport, de l’agriculture et de
l’industrie.
Les matériaux piézoélectriques jouent un rôle crucial et les polymères piézoélectriques possèdent
de nets avantages en termes de cout réduit et de facilité de mise en
œuvre/forme. Le développement de ces matériaux ouvre donc des nouvelles
perspectives pour le développement des PENGs dans des marchés innovants à
forte valeur ajoutée. Parmi les polymères piézoélectriques, l’acide polylactique (PLA) est un candidat biosourcé particulièrement intéressant
lié au phénomène d’auto-polarisation et le projet BIOHARV vise donc à
développer des micro-générateurs piézoélectriques à partir de PLA. Il
s’agit en premier lieu de démontrer les performances du PLA pour ce type
d’application innovante via un démonstrateur utilisant des méthodes de
mise en œuvre/forme traditionnelles du textile et de la plasturgie
(fibres, filaments, rubans et films). Une attention particulière est
aussi portée à l’optimisation des formulations de PLA ainsi qu’à
l’intégration d’électrodes flexibles. Pour ce faire, le projet BIOHARV
réunit les compétences spécifiques de plusieurs acteurs académiques et
technologiques régionaux tels que l’IMT Lille Douai, ARMINES, Centexbel,
l’Université de Mons, l’Université de Valenciennes et l’Université de
Lille afin d’assembler les diverses briques technologiques nécessaires
aux PENGs (mise en œuvre du PLA, formulation du PLA, association
PLA/électrodes, caractérisation et synthèse de nouveaux matériaux
électroactifs). Le projet BIOHARV propose donc une expertise poussée sur
les matériaux électroactifs (synthèse, mise en œuvre/forme et
caractérisations) afin de développer une filière locale autour des PENGs
et accompagner les acteurs industriels régionaux vers ces nouvelles
applications émergentes des matériaux plastiques.
