La publication, par le journaliste Alexis Poulin, [19] de la déclaration d’Anne Hidalgo portant sur la récolte d’énergie humaine, pour faire fonctionner des équipements durant les Jeux Olympiques de 2024, a confirmé ce que j’affirme depuis l’été 2021: une graphénisation universelle des Humains et de la Biosphère. Cui bono?
En effet, les déclarations d’Anne Hidalgo sont très explicites: il s’agit bien de récolter l’énergie à partir des spectateurs, et des joueurs, pour faire fonctionner des équipements. Sans plaisanter?
Cette déclaration m’a, donc, permis de remettre en exergue un certain nombre d’études portant sur la transformation de l’énergie humaine en électricité… grâce au graphène et aux nano-tubes de carbone (graphène) – à savoir, sous forme de nano-technologies implantées (in corpore) ou en sup/plantées (vêtements, chaussures, casques, etc).
Le sujet me semblant d’importance, je vais donc les représenter, globalement, pour plus d’aisance et d’activation des consciences et je vais, même, en proposer de très récentes – à savoir, pour l’instant, une trentaine et par ordre chronologique
Mes commentaires, de ces études, sont en italique mauve et tous les passages en gras sont de mon fait.
Sur le même sujet, consulter, également, mes traductions des dossiers très techniques du chercheur Espagnol, Mik Andersen dont:
“Présentation du dossier Nano-Réseau d’Implants Corporels en PDF”.
“Des Nano-Antennes Plasmoniques dans les Vaccins CoqueVide de Pfizer?”.
“Le système de routage CORONA pour les nano-réseaux”.
“Réseaux de nano-communications sans fil pour les nanotechnologies dans le corps humain”.
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Nouveau revêtement en Graphène qui convertit, en énergie électrique, la “chaleur perdue” des véhicules, des appareils, des maisons… et même des personnes !
“Emergent high conductivity in size-selected graphene networks”. Janvier 2024. [131]
Nous disposons potentiellement d’un moyen simple et très efficace d’optimiser la capture thermoélectrique dans les véhicules, les appareils, les maisons… et même les personnes !
A noter l’expression “chaleur perdue”… en parlant du corps humain!
Selon une revue de presse. [128] Des chercheurs de l’université du Sussex et de l’université de Brighton ont présenté leurs récents travaux sur la capture thermoélectrique, utilisant des feuilles de graphène hautement conductrices, qui visent à améliorer les technologies de capture et de conversion de la chaleur en électricité et à lever les obstacles qui se dressent devant ces méthodes.
Cette étude a conduit le groupe à conclure que, là où l’on aurait pu s’attendre à ce que des couches denses de feuilles de graphène correspondent à un meilleur transport électrique, des couches moins nombreuses fonctionnaient mieux malgré le plus grand nombre de jonctions entre les feuilles de graphène.
Le groupe a mis au point un revêtement imprimable à base de Graphène pour exploiter la capture thermoélectrique, permettant le recyclage de la chaleur perdue en énergie électrique. Le revêtement est imprimé sous la forme d’un patch ou d’un tampon qui peut ensuite être appliqué sur la surface chauffante. Lorsque l’environnement ambiant est plus froid, les électrons s’éloignent de la source de chaleur et se déplacent vers le froid, générant une activité électrique qui est conduite à travers les nanofeuilles. Ce système de transport thermoélectrique pourrait être connecté à une banque d’énergie externe pour charger une batterie ou alimenter directement un autre appareil.
Il existe déjà des matériaux thermoélectriques capables de convertir la chaleur en énergie électrique, mais ils sont généralement fabriqués à partir de cristaux synthétiques coûteux qu’il est difficile d’intégrer dans des structures variées.
Sean Ogilvie, chargé de recherche en physique des matériaux et auteur correspondant de l’article, a déclaré : « Nous disposons potentiellement d’un moyen simple et très efficace d’optimiser la capture thermoélectrique dans les véhicules, les appareils, les maisons et même les personnes ! Il n’est pas déraisonnable d’imaginer comment la chaleur corporelle d’une personne pourrait être captée et convertie en électricité pour alimenter un téléphone, par exemple. À notre connaissance, il n’existe pas d’autres revêtements de capture de la chaleur commercialement viables et évolutifs, qui puissent être imprimés pour un revêtement direct ou en tant que couche flexible. Nous pensons que notre approche est une voie viable vers des thermoélectriques imprimables, pratiques et évolutifs pour des applications polyvalentes ».
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WBANs basés sur la Récolte d’Energie
Méthodes d’optimisation de Récolte d’Energie
“Energy harvesting based WBANs: EH optimization methods”. 2019. [81]
Les réseaux de capteurs corporels sans fil (WBAN) sont un cas particulier de réseaux de capteurs sans fil (WSN), développés pour fonctionner à l’échelle du corps humain.
L’efficacité énergétique est donc l’un des principaux aspects à prendre en considération avant de concevoir une solution WBAN, car le remplacement des piles peut s’avérer très difficile, en particulier lorsque les capteurs sont implantés à l’intérieur du corps humain. Pour cette raison, plusieurs projets de recherche ont été menés sur l’adoption de schémas de récolte d’énergie, qui visent à collecter l’énergie de plusieurs sources entourant le corps humain (soleil, chaleur du corps, mouvements, battements de cœur, rayonnement RF…) et à la transformer en énergie électrique pour alimenter les nœuds d’un WBAN. Néanmoins, cette énergie récoltée doit également être mieux exploitée, étant donné la nature de la variation temporelle de ces sources alternatives. L’objectif de cet article est de présenter une vue d’ensemble des schémas de récolte d’énergie, ainsi que des méthodes dans la littérature se concentrant sur l’optimisation de l’exploitation de l’énergie récoltée dans un WBAN, par le biais de Mac, de routage ou de protocoles de couche physique.
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Générateur thermoélectrique flexible à haute performance à base de caoutchouc de silicone et de graphène et recouvert d’une feuille de graphite
“High-performance flexible thermoelectric generator based on silicone rubber and cover with graphite sheet”. Janvier 2024. [15]
La récolte d’énergie thermique par le biais d’un générateur thermoélectrique flexible offre une excellente solution de micro-puissance pour alimenter les capteurs de nœuds dans le domaine de l’Internet des objets (IoT) et de l’électronique vestimentaire. Néanmoins, les Générateurs thermoélectriques flexibles actuels présentent des inconvénients, notamment un faible rendement, une résistance thermique importante et des procédures de fabrication complexes. Dans cette étude, un Générateur thermoélectrique flexible haute performance utilisant du caoutchouc de silicone a été conçu et fabriqué à l’aide d’un processus simple.
La méthode des éléments finis a été utilisée pour optimiser l’épaisseur de l’électrode de cuivre, et les couches de substrat pliables avec différentes conductivités thermiques ont été étudiées pour la première fois. L’épaisseur de l’électrode de cuivre de 0,1 mm a été choisie parce qu’elle offre une grande flexibilité et une grande capacité de pliage tout en fournissant une puissance de sortie relativement élevée. Le dispositif Générateur thermoélectrique flexible de 5 × 5 cm2 a été fabriqué et recouvert d’un substrat pliable. Le caoutchouc de silicium (0,08 Wm-1K-1), le caoutchouc de silicium avec 5 % de graphène (0,14 Wm-1K-1) et les feuilles de graphite (15 Wm-1K-1) ont été utilisés comme substrats pliables. La couverture du Générateur thermoélectrique flexible avec des feuilles de graphite a une tension de sortie maximale de 1,1 V sous une différence de température (ΔT) de 65 °C. Sa puissance de sortie maximale est de 162,4 mW, ce qui correspond à une densité de puissance de 6499,1 µW/cm2 sous la même différence de température (ΔT). Les résultats expérimentaux indiquent que l’intégration d’un substrat pliable présentant une conductivité thermique et des propriétés d’isolation électrique élevées améliore les performances du Générateur thermoélectrique flexible.
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Un nouveau projet baptisé GRAPHERGIA va révolutionner la collecte d’énergie grâce à des textiles réalisés à partir de matériaux et de nano-hybrides à base de Graphène
Un consortium de 11 partenaires de six pays européens a lancé le projet GRAPHERGIA, un ambitieux programme de recherche et d’innovation d’une durée de trois ans et demi, financé à hauteur de 4,5 millions d’euros dans le cadre du Graphene Flagship. Décembre 2023.
Son objectif principal est de développer une approche nouvelle et holistique permettant le traitement, le déploiement et l’intégration de matériaux et de nano-hybrides à base de graphène, directement dans des dispositifs pertinents de collecte et de stockage de l’énergie. Cela ouvrira la voie à une production évolutive, rentable et climatiquement neutre de deux types de technologies de matériaux bidimensionnels (2D) :
Tout d’abord, les partenaires appliqueront cette méthode innovante aux e-textiles destinés aux vêtements intelligents, avec les fonctions spécifiques d’alimentation électrique portable et de capteurs structurels auto-alimentés.
L’objectif est de produire des textiles d’alimentation auto-alimentés tout-en-un et multifonctionnels avec des systèmes électroniques intégrés offrant une technologie centrée sur l’utilisateur qui relie le porteur à l’internet des Objets par la transmission de signaux de capteurs sans fil.
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Production durable d’une encre de Graphène multicouche hautement conductrice pour la connectivité sans fil, les applications IoT… et la Collecte d’Energie Humaine
“Sustainable production of highly conductive multilayer graphene ink for wireless connectivity and IoT applications”. Décembre 2018. [132]
L’électronique imprimée constitue une percée dans la pénétration des technologies de l’information dans la vie quotidienne. La possibilité d’imprimer des circuits électroniques favorisera la diffusion des applications de l’internet des objets. Les encres à base de graphène ont une chance de dominer cette technologie, car elles peuvent potentiellement être peu coûteuses et appliquées directement sur des matériaux tels que le textile et le papier.
L’impression avec notre encre permet d’obtenir des dispositifs à très haute conductivité (7,13 × 104 S m-1), ce qui nous permet de produire des antennes de connectivité sans fil opérationnelles de MHz à des dizaines de GHz, qui peuvent être utilisées pour la communication de données sans fil et la collecte d’énergie, ce qui nous rapproche de l’utilisation omniprésente de la technologie du graphène imprimé pour ce type d’application
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Des chercheurs créent des interfaces graphène-hydrogel extensibles pour la bioélectronique portable et implantable
“Stretchable graphene–hydrogel interfaces for wearable and implantable bioelectronics”. Décembre 2023. [58]
Des conducteurs souples, extensibles et biocompatibles sont nécessaires pour l’électronique sur la peau et l’électronique implantable. Le graphène induit par laser peut offrir des propriétés physiques et chimiques réglables et est particulièrement utile pour le développement d’une bioélectronique extensible multifonctionnelle intégrée de manière monolithique. Cependant, la fabrication de nanocomposites à base de graphène induit par laser avec des caractéristiques fines et des performances extensibles reste un défi.
Nous présentons ici un nanocomposite conducteur élastique mince formé par transfert cryogénique de graphène induit par laser sur un film d’hydrogel. L’atmosphère à basse température améliore la liaison interfaciale entre le graphène poreux défectueux et l’eau cristallisée dans l’hydrogel. En utilisant l’hydrogel comme interface de dissipation d’énergie et comme chemin électrique hors plan, des fissures continuellement déviées peuvent être induites dans le graphène induit par laser, ce qui permet de multiplier par plus de cinq l’extensibilité intrinsèque.
Nous utilisons cette approche pour créer des capteurs portables multifonctionnels pour la surveillance de la peau et des patchs cardiaques pour la détection in vivo.
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Récolte d’énergie mécano-électrochimique par pliage hiérarchique à l’aide d’un textile de détection cinématique évolutif tissé à partir d’un fil de coton commercial enduit de graphène
On peut apprécier l’expression “Fibres de détection”! Les Globalistes eugénistes déments sont obsédés par les systèmes de détection et de surveillance… sous leur contrôle, s’entend – afin de s’assurer qu’eux-mêmes soient, totalement, exempts de toute détection et de toute surveillance eu égard à leurs agissement maléfiques au coeur du tissu social.
“Hierarchically Plied Mechano-Electrochemical Energy Harvesting Using a Scalable Kinematic Sensing Textile Woven from a Graphene-Coated Commercial Cotton Yarn”. Août 2023. [16]
Les systèmes de détection portables sont adaptés à la surveillance des mouvements humains. Pour réaliser une fibre de détection de contrainte rentable et auto-alimentée, nous avons développé un fil et un textile de récolte mécano-électrochimique en utilisant des fils pliés hiérarchisés composés de fils de coton recouverts de graphène d’un mètre de long.
Cette fibre repose sur le principe du changement de capacité électrochimique pour convertir l’énergie mécanique en énergie électrique. En outre, ce capteur peut être utilisé comme un capteur de déformation auto-alimenté, car sa sortie dépend de stimuli mécaniques. En outre, le fil peut être tissé en un textile de détection cinématique qui mesure la force et la direction de la force appliquée. Le capteur de type textile peut détecter avec succès divers mouvements humains tels que la pression, la flexion et l’étirement. La fibre de détection proposée ouvrira la voie au développement de systèmes portables avancés pour des soins de santé omniprésents à l’avenir.
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Avancées récentes dans la technologie des dispositifs de collecte d’énergie utilisant des nanotubes de carbone dopés par des hétéroatomes
“Recent advances in the energy harvesting device technology using hetero-atom doped carbon nanotubes”. [17]
Les nanotubes de carbone, le graphène et le fullerène sont des formes de carbone qui trouvent de nombreuses applications dans de nombreux domaines tels que les dispositifs de stockage de l’énergie (batteries et piles à combustible), les cosmétiques, la nano-électronique, la nano-pharmacie, la nano-biotechnologie, les dispositifs et équipements militaires, la construction, les revêtements, les outils de coupe, la catalyse et bien d’autres encore.
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Un générateur d’énergie électrique portable efficace piloté par l’humidité ambiante
Il s’agit d’un masque facial!! Tout va bien?
“An Efficient Ambient-Moisture-Driven Wearable Electrical Power Generator”. Août 2023. [2] Photo 2.
Un générateur d’énergie électrique hétérogène piloté par l’humidité (MODEG) est développé ici sous la forme d’une bicouche libre de films polyélectrolytes, l’un consistant en une matrice hygroscopique d’oxyde de graphène (GO)/polyaniline (PANI) [(GO)PANI] et l’autre consistant en poly(chlorure de diallyldiméthylammonium) (PDDA) modifié par du Nafion fluoré (F-Nafion (PDDA)). Une unité MODEG (1 cm2) peut fournir une sortie stable en circuit ouvert de 0,9 V à 8 µA pendant plus de 10 heures avec une charge externe adaptée. L
e dispositif fonctionne dans une large gamme de températures (-20 à +50 °C) et d’humidité relative (30 % à 95 % HR). Il est démontré que les combinaisons en série et en parallèle des unités MODEG peuvent fournir directement une puissance suffisante pour alimenter des dispositifs électroniques commerciaux tels que des ampoules, des supercondensateurs, des circuits imprimés et des écrans. Le film hybride (GO)PANI:F-Nafion (PDDA) est intégré dans un masque pour récupérer l’énergie de la vapeur d’eau exhalée dans l’haleine humaine dans des conditions réelles.
Le dispositif peut générer régulièrement 450-600 mV pendant la respiration normale et fournit suffisamment d’énergie pour alimenter les appareils médicaux, les dispositifs portables et les communications d’urgence.
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Générateur thermoélectrique flexible et électronique de gestion de l’énergie, capable d’alimenter des capteurs et Bluetooth, alimentée par la chaleur corporelle
“Flexible thermoelectric generator and energy management electronics powered by body heat”. Août 2023. [46]
L’alimentation électrique ininterrompue et efficace a constitué un obstacle important à l’adoption généralisée des dispositifs portables, malgré leur potentiel de révolution des interactions entre l’homme et la machine. Ce défi est encore aggravé par le fait que ces appareils doivent fournir une énergie fiable pour la détection et la transmission de données intensives. Les solutions thermoélectriques traditionnelles ne parviennent pas à fournir des performances satisfaisantes dans des conditions de tensions extrêmement basses.
Nous présentons ici une nouvelle solution de générateur thermoélectrique portable intégré à un système de gestion de l’énergie, capable d’alimenter des capteurs et Bluetooth en exploitant la chaleur corporelle.
Contrairement aux travaux précédents, notre innovation réside dans sa capacité à fonctionner de manière cohérente même avec une différence de température minimale (c’est-à-dire 4 K) entre la peau humaine et l’environnement ambiant, garantissant une transmission de données fiable dans un délai aussi court que 1,6 s.
En outre, notre système peut se recharger en utilisant la chaleur corporelle dans des conditions de tension ultra-basse (30 mV). Le système que nous avons mis au point offre une nouvelle voie pour la surveillance continue et fiable de dispositifs portables autonomes sans dépendre de batteries.
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Des chercheurs mettent au point un textile portable, à base de Graphène, capable de capter l’énergie des mouvements du corps pour alimenter des appareils électroniques
“Wearable energy harvesting-storage hybrid textiles as on-body self-charging power systems”. Juin 2023 [46]
Des chercheurs en nanosciences ont mis au point un textile portable capable de convertir les mouvements du corps en électricité utilisable et même de stocker cette énergie. Ce tissu pourrait avoir un large éventail d’applications, allant de la surveillance médicale à l’assistance aux athlètes et à leurs entraîneurs dans le suivi de leurs performances, en passant par l’affichage intelligent sur les vêtements.
Selon le résumé. Le développement rapide de l’électronique portable exige que sa partie alimentation en énergie soit flexible, portable, intégrable et durable. Cependant, certaines unités d’alimentation en énergie ne peuvent pas répondre simultanément à ces exigences, et les unités de stockage de l’énergie ont également une capacité limitée. Nous présentons ici un textile d’alimentation auto-rechargeable hybride durable et portable de collecte et de stockage d’énergie.
Le textile énergétique se compose d’un nanogénérateur tribo-électrique en forme de fibre coaxiale d’acide polylactique/oxyde de graphène réduit/polypyrrole (PLA-rGO-PPy) (fibre-TENG) qui peut récolter de l’énergie à basse fréquence et irrégulière pendant les mouvements humains en tant qu’unité de production d’énergie, et d’un nouveau supercondensateur en forme de fibre coaxiale (fibre-SC) préparé par chargement fonctionnalisé d’une fibre d’oxyde de graphène filée par voie humide en tant qu’unité de stockage de l’énergie.
La fibre-TENG est flexible, tricotable, portable et adaptable à l’intégration dans divers appareils électroniques portables. La fibre coaxiale-SC a une densité d’énergie volumétrique élevée et une bonne stabilité de cycle. La fibre-TENG et la fibre-SC sont des structures de fil flexibles pour la collecte et le stockage d’énergie par mouvements humains continus et portables, en tant que systèmes d’alimentation auto-chargeurs sur le corps, avec un poids léger, une facilité de préparation, une grande portabilité et une large applicabilité. Le textile énergétique intégré peut constituer une voie efficace pour le fonctionnement durable de l’électronique portable.
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Nano-générateur tribo-électrique textile à base de graphène filé, enroulé et tricoté pour la collecte d’énergie et la reconnaissance des mouvements humains
“Scalable spinning, winding, and knitting graphene textile TENG for energy harvesting and human motion recognition”. Mars 2023. [14]
Nous développons ici un processus consécutif et évolutif de filage, d’enduction par immersion de rouleau à rouleau, d’enroulement multiaxial et de tricotage à la machine pour préparer des nano-générateurs tribo-électriques textiles en graphène pour la collecte d’énergie et la surveillance des mouvements humains assistée par l’apprentissage automatique. Les nanogénérateurs triboélectriques textiles en graphène ont fait preuve d’une grande flexibilité, d’une adaptabilité de forme, d’une intégrité structurelle, d’une lavabilité cyclique et d’une stabilité mécanique supérieure. Basé sur la mode de tricotage en point de cardigan 3D, le nano-générateur tribo-électrique textile en graphène montre une puissance de crête maximale de 3,6 μW avec une puissance de sortie moyenne de 0,48 μW, qui est capable d’alimenter des appareils électroniques portables.
La performance de détection auto-alimentée des nano-générateurs tribo-électriques textiles a également été caractérisée en fonction du ratio d’étirement (ou de la déformation externe). En outre, cette recherche utilise des algorithmes d’apprentissage automatique pour l’analyse des signaux de détection afin d’aider à la surveillance des mouvements humains. Les nano-générateurs tribo-électriques textiles à base de fils de graphène démontrés fournissent une méthode efficace pour récolter l’énergie biomécanique et contrôler/distinguer de multiples mouvements humains, ce qui offre une excellente plateforme/système numérique portable pour des applications potentielles de capture/surveillance des mouvements, d’identification et de sports intelligents.
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Graphène induit par laser pour des systèmes portables multifonctionnels et intelligents : pour les soins de santé et l’interaction homme-machine
“Laser-Induced Graphene for Multifunctional and Intelligent Wearable Systems: For Health Care and Human–Computer Interaction”. Février 2023. [38]
Grâce à ses excellentes propriétés électriques et mécaniques et au développement rapide de ses technologies de fabrication de dispositifs, le graphène induit par laser a joué un rôle important dans le domaine des technologies portables depuis sa découverte en 2014. Ces dernières années, avec le développement incessant des dispositifs portables, les nouveaux dispositifs portables basés sur le graphène induit par laser possèdent également des caractéristiques multifonctionnelles et intelligentes.
Cette étude est axée sur deux des domaines les plus importants liés au développement du graphène induit par laser, à savoir les soins de santé et l’interaction homme-machine. Nous présentons les systèmes portables multifonctionnels et intelligents basés sur le graphène induit par laser pour les soins de santé et l’interaction homme-machine développés ces dernières années, en classant leurs idées de conception, leur processus de préparation, leurs performances et leurs applications. En outre, nous discutons de l’orientation future du développement des systèmes portables basés sur le graphène induit par laser pour les soins de santé et l’interaction homme-machine.
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Collecte d’énergie thermique de faible qualité et capteurs auto-alimentés basés sur des hydrogels thermo-galvaniques… à base de graphène et de nano-tubes de carbone
“Low-Grade Thermal Energy Harvesting and Self-Powered Sensing Based on Thermogalvanic Hydrogels ”. Décembre 2022. [40]
Les cellules thermo-électriques convertissent directement la chaleur en électricité par l’effet Seebeck. Les hydrogels thermo-galvaniques sont prometteurs pour la récupération de l’énergie thermique de faible qualité en vue de la production d’énergie durable. Ces dernières années, la recherche sur les hydrogels thermo-galvaniques s’est considérablement développée en raison de leur capacité à convertir continuellement la chaleur en électricité, avec ou sans consommation du matériel.
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Aérogel hybride ultraléger et élastique pour un capteur piézorésistif flexible/portable et un nanogénérateur triboélectrique couplé solide-solide/gaz-solide
“Ultralight, Elastic, Hybrid Aerogel for Flexible/Wearable Piezoresistive Sensor and Solid-Solid/Gas-Solid Coupled Triboelectric Nanogenerator”. Décembre 2022. [7]
Les aérogels ont fait l’objet d’une grande attention dans le domaine de l’électronique souple/portable en raison de leur légèreté, de leur excellente flexibilité et de leur conductivité électrique. Cependant, l’électronique flexible/vestimentaire multifonctionnelle à base d’aérogels pour la surveillance physiologique/motrice humaine et la collecte/approvisionnement d’énergie pour l’électronique mobile a été rarement rapportée jusqu’à présent.
Dans cette étude, un aérogel hybride (GO/CNT HA) à base d’oxyde de graphène (GO) et de nanotubes de carbone multiparois carboxylés (CMWCNT) est préparé. Il peut non seulement être utilisé comme capteur piézorésistif pour la détection des mouvements humains et des signaux physiologiques, mais aussi comme nano-générateur triboélectrique à haute performance couplé à des électrifications de contact solide-solide et gaz-solide (CE). Les tests de chargement/déchargement répétés sur 20 000 cycles démontrent les performances élevées et ultrastables du capteur piézorésistif. De plus, lorsque l’aérogel obtenu est utilisé comme électrode d’un nano-générateur triboélectrique à haute performance, une sortie électrique élevée est produite grâce à l’effet synergique des électrifications de contact solide-solide et gaz-solide (électrification 3D : électrification de contact solide-solide entre les deux couches d’électrification solides ; électrification de contact gaz-solide entre la surface interne de GO/CNT HA et l’air rempli dans les pores de l’aérogel).
Ce type d’aérogel promet de bonnes applications pour le suivi physiologique/mouvement humain et la collecte/approvisionnement d’énergie dans l’électronique flexible/portable, comme les capteurs piézorésistifs et les nano-générateurs triboélectriques à haute performance flexibles.
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Moissonneurs d’énergie flexibles à base de piézoélectricité pérovskite pour les appareils IoT implantables et portables auto-alimentés – grâce à l’oxyde de graphène réduit et aux nano-tubes de carbone
“Perovskite Piezoelectric-Based Flexible Energy Harvesters for Self-Powered Implantable and Wearable IoT Devices”. Décembre 2022. [44]
Dans le cadre de la quatrième révolution industrielle en cours, l’Internet des Objets jouera un rôle crucial dans la collecte et l’analyse des informations relatives aux soins de santé, à la sécurité publique, à la surveillance de l’environnement et à l’automatisation domestique/industrielle. Bien que les batteries conventionnelles soient largement utilisées comme source d’énergie pour faire fonctionner les appareils IoT, elles présentent l’inconvénient d’avoir une capacité limitée, ce qui entrave la commercialisation à grande échelle de l’Internet des Objets. À cet égard, la technologie de collecte d’énergie piézoélectrique a attiré beaucoup d’attention car les matériaux piézoélectriques peuvent convertir l’électricité à partir de mouvements mécaniques et vibratoires dans l’environnement ambiant.
En particulier, les capteurs d’énergie flexibles à base de piézoélectricité peuvent récupérer avec précision les minuscules mouvements mécaniques des muscles et des organes internes du corps humain pour produire de l’électricité. Ces propriétés inhérentes aux capteurs piézoélectriques flexibles permettent d’éliminer les batteries conventionnelles pour prolonger la durée de vie de l’Internet des Objets implantables et portables. Cet article décrit les progrès réalisés au cours de la dernière décennie dans le domaine des capteurs d’énergie piézoélectriques flexibles à base de pérovskite pour les dispositifs IoT auto-alimentés destinés à l’électronique biomédicale/portable.
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Système de détection multifonctionnel portable double face avec conception anti-interférence pour l’interface homme-milieu
“Double-Sided Wearable Multifunctional Sensing System with Anti-interference Design for Human-Ambience Interface”. Septembre 2022. [8]
Les systèmes de détection multifonctionnels jouent un rôle important dans toute une série d’applications, notamment la surveillance de la santé, les prothèses intelligentes, les interfaces homme-machine/ambine et bien d’autres. La richesse du signal et le découplage entre plusieurs paramètres sont essentiels pour les mesures multimodales simultanées. Cependant, la détection multifonctionnelle actuelle ne parvient pas à découpler les interférences des différents signaux.
Nous proposons ici un système portable à double face qui permet à la fois une détection multifonctionnelle et évite les interférences entre plusieurs paramètres. Plus précisément, les sensibilités des modules du système à la déformation sont contrôlées par la personnalisation du motif et de la morphologie des électrodes de détection ainsi que par la modification des matériaux actifs. La compensation de la dérive thermique et la sélection des mécanismes de détection garantissent la stabilité thermique du système. L’encapsulation des modules résiste simultanément aux interférences de la proximité, de la pression normale et des molécules de gaz. Une disposition des cloisons double face avec des interconnexions en serpentin réduit l’effet des artefacts de mouvement et assure le fonctionnement simultané des modules de détection électrochimique. La coopération entre les modules découplés sert de pont entre la perception des changements d’ambiance et le retour d’information en temps voulu du corps humain. En outre, pour détecter le signal à l’interface, des modules de collecte et de stockage d’énergie sont également intégrés au système afin d’élargir ses scénarios d’application.
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Conception et test de supercondensateurs autonomes rechargeables et portables à base de liquide ionique et de sueur
“Design and Testing of Autonomous Chargeable and Wearable Sweat/Ionic Liquid-Based Supercapacitors”. Septembre 2022. [6]
Ce travail démontre que les supercondensateurs à double électrolyte, basés sur la sueur et fonctionnant avec un électrolyte liquide ionique, sont capables de s’auto-charger grâce à la fonction de l’électrolyte de la sueur par une voie non enzymatique. Les électrodes des supercondensateurs sont fabriquées à partir de TREN (tris(2-aminoéthyl)amine), de poly-3,4-éthylènedioxythiophène et d’un mélange d’oxyde de graphène avec un chélate médié par le cuivre, et ce film de chélate polymère-GO-métal peut produire d’excellentes performances de collecte/stockage d’énergie à partir d’un système d’électrolyte intégré à base de sueur et de liquide ionique.
… Ces dispositifs présentent une bonne réponse à l’effet de pH et à la biocompatibilité, et constituent donc un système d’énergie multifonctionnel prometteur en tant que source d’énergie stable pour l’électronique intelligente portable de la prochaine génération.
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Nanogénérateurs triboélectriques à base de micropuits élastomères par transfert-impression simultané in situ
“Elastomeric microwell-based triboelectric nanogenerators by in situ simultaneous transfer-printing”. Mai 2022. [9] Mai 2022.
Les peaux électroniques auto-alimentées basées sur des modules tactiles incorporant un nano-générateur triboélectrique semblent être une alternative intéressante pour les dispositifs de surveillance intelligents en termes de récolte d’énergie durable. En outre, l’ultra-extensibilité et la sensibilité de détection sont impératives pour imiter la peau humaine. Nous rapportons, pour la première fois, un module tactile auto-alimenté à base de nano-générateur triboélectrique à électrode unique sans métal comprenant des micropuits (diamètres 2 μm et 200 nm, respectivement) sur des électrodes en fluoroélastomère et en graphène induit par laser par une méthode d’impression par transfert simultané in situ. L’impression directe de la surface active et de l’électrode de graphène induit par laser sur un fluoroélastomère tribonégatif n’a jamais été tentée auparavant. Le module triboélectrique résultant présente une densité de puissance maximale impressionnante de 715 mW m-2, une tension en circuit ouvert et un courant de sortie maximal de 148 V et 9,6 μA respectivement pour une charge d’adaptation de 10 MΩ.
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Récolte d’énergie, par l’oxyde de Graphène réduit mésoporeux, améliorant la pile à biocarburant enzymatique alimentée par le glucose sans médiateur pour des applications biomédicales
“Energy Harvesting by Mesoporous Reduced Graphene Oxide Enhanced the Mediator-Free Glucose-Powered Enzymatic Biofuel Cell for Biomedical Applications”. Mai 2022. [4]
L’exploitation de l’énergie électrochimique dans un circuit électrique élaboré à partir de substrats biochimiques dans le corps humain à l’aide de piles à biocarburant fait l’objet d’une attention croissante de la part des chercheurs au cours de la décennie actuelle en raison du large éventail de possibilités biomédicales qu’elle crée pour les dispositifs électroniques. Dans ce rapport, nous décrivons et caractérisons la construction d’une telle pile à biocarburant enzymatique (EBFC). Il s’agit d’une pile simple, sans médiateur et alimentée par le glucose, qui n’utilise que des matériaux biocompatibles. L’électrode hôte mésoporeuse bidimensionnelle en oxyde de graphène réduit thermiquement (rGO) constitue une nouveauté.
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Éponges thermoélectriques multifonctionnelles superélastiques à base de graphène pour les dispositifs portables et de gestion thermique
“Multifunctional Superelastic Graphene-Based Thermoelectric Sponges for Wearable and Thermal Management Devices”. Avril 2022. [5]
La production d’énergie par la récupération de l’énergie thermique humaine constitue une stratégie idéale pour la conception de vêtements auto-alimentés. Toutefois, les fibres, films et blocs thermoélectriques existants ont une faible capacité de production d’énergie et une flexibilité médiocre, ce qui entrave le développement de l’électronique portable auto-alimentée.
Nous présentons ici une éponge thermo-électrique multifonctionnelle superélastique à base de graphène pour l’électronique portable et la gestion thermique. L’éponge a un coefficient Seebeck élevé de 49,2 μV/K et une grande déformation compressive de 98%.
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Nano-générateur tribo-électrique déformable à base d’hydrogel étirable, adhésif, auto-cicatrisant et conducteur pour la collecte d’énergie et la détection des mouvements humains
“Stretchable, Adhesive, Self-Healable, and Conductive Hydrogel-Based Deformable Triboelectric Nanogenerator for Energy Harvesting and Human Motion Sensing”. Février 2022. [3]
Les hydrogels qui combinent les attributs intégrés d’adhésivité, d’auto-guérison, de déformation et de conductivité sont très prometteurs pour la prochaine génération d’applications robotiques/énergétiques/électroniques souples.
Nous présentons ici un hydrogel conducteur à double réseau de polyacrylamide (PAAM)/acide acrylique (PAA)/graphène (GR)/poly(3,4-éthylènedioxythiophène):poly(styrène sulfonate) (PEDOT:PSS) (MAGP) composé de PAAM et de PAA à double réticulation ainsi que de PEDOT:PSS et de GR en tant que composant conducteur qui combine ces caractéristiques. Un capteur de déformation portable est fabriqué en prenant en sandwich les hydrogels MAGP entre deux couches diélectriques de nanotubes de carbone (CNT)/poly(diméthylsiloxane) (PDMS), qui peuvent être utilisées pour surveiller les mouvements humains délicats et vigoureux.
En outre, le capteur à base d’hydrogel peut agir comme un nano-générateur triboélectrique déformable (D-TENG) pour récolter de l’énergie mécanique. Le D-TENG démontre une tension et un courant de sortie de pointe de 141 V et 0,8 μA, respectivement. Le D-TENG peut facilement allumer 52 diodes électroluminescentes (DEL) jaunes simultanément et a démontré la capacité d’alimenter de petits appareils électroniques, tels qu’un thermomètre hygromètre. Ce travail fournit une approche potentielle pour le développement de sources d’énergie déformables et de capteurs de déformation auto-alimentés.
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Nano-générateurs tribo-électriques à base de Graphène utilisant une solution aqueuse
“Graphene Based Triboelectric Nanogenerators Using Water Based Solution Process”. Octobre 2021. [290]
Cette étude porte sur la réalisation de nanogénérateurs triboélectriques, à base de graphène, ayant recours à un procédé de solution aqueuse.
Parmi les sources de récolte d’énergie durables, l’énergie mécanique est l’une des plus polyvalentes et des plus couramment disponibles, capable de contribuer aux milliwatts et parfois même à quelques watts d’énergie produite par les mouvements du corps humain. Cette énergie, si elle est récoltée efficacement par des nano-générateurs tribo-électriques, pourrait être suffisante pour le fonctionnement autonome de petits dispositifs, capteurs et actionneurs IoT, portables ou médicaux. Ces dispositifs peuvent être plus sûrs car leurs courants de sortie sont généralement de l’ordre du microampère, ils utilisent des conceptions peu coûteuses, légères et adaptables et sont capables de fournir des tensions élevées grâce à leur très faible capacité.
Les matériaux 2D, comme le graphène, sont apparus comme des matériaux efficaces pour les nano-générateurs tribo-électriques, soit comme couches triboélectriques actives, soit comme électrodes avec une fonction de travail réglable, une conformabilité mécanique et une sensibilité. Malheureusement, les techniques et procédés actuels utilisés pour la fabrication des dispositifs font appel à des processus de croissance complexes basés sur le dépôt physique et chimique en phase vapeur, qui sont difficiles à mettre à l’échelle. Pour permettre une fabrication plus simple et des coûts réduits, il est nécessaire de mettre en œuvre des processus basés sur des solutions, de préférence avec des solvants à faible impact environnemental comme l’eau.
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Progrès récents dans la technologie de récolte d’énergie – des capteurs auto-alimentés à l’Internet des Objets auto-alimenté, et nouvelles applications
“Recent Progress in the Energy Harvesting Technology—From Self-Powered Sensors to Self-Sustained IoT, and New Applications”. Septembre 2021. [45]
Il s’agit, bien évidemment, de capteurs auto-alimentés… au graphène!
Avec le développement rapide de la technologie de collecte d’énergie, des capteurs d’énergie micro-nano ou à grande échelle ont été proposés pour permettre aux capteurs ou aux applications de l’Internet des Objets d’avoir des capacités d’auto-alimentation ou d’auto-entretien. La facilitation dans les maisons intelligentes, les manipulateurs dans les industries et les systèmes de surveillance dans les environnements naturels évoluent tous vers des avancées intellectuellement adaptables et économes en énergie en convertissant les énergies distribuées dans diverses situations. Les développements récents des principales applications alimentées par des collecteurs d’énergie améliorés sont mis en évidence dans cette étude. Pour commencer, nous étudions l’évolution des technologies de collecte d’énergie, depuis les principes fondamentaux jusqu’aux différents matériaux.
Ensuite, les capteurs auto-alimentés et les applications Internet des Objets auto-entretenues sont abordés dans le cadre des stratégies actuelles de collecte d’énergie et de détection.
Troisièmement, des classifications subdivisées étudient les applications typiques et nouvelles pour les maisons intelligentes, la détection de gaz, la surveillance humaine, la robotique, le transport, l’énergie bleue, l’aviation et l’aérospatiale.
Enfin, les perspectives des villes intelligentes à l’ère de la 5G sont discutées et résumées, ainsi que les orientations de recherche et d’application qui ont émergé. En octobre 2020, des physiciens de l’université d’Arkansas ont publié leur étude intitulée “Fluctuation-induced current from freestanding graphene”. [279] [282]
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Rectènes térahertz sur des substrats flexibles basés sur des diodes unidimensionnelles métal-isolant-graphène
“Terahertz Rectennas on Flexible Substrates Based on One-Dimensional Metal–Insulator–Graphene Diodes”. Août 2021. [288] Les dispositifs flexibles de récolte d’énergie fabriqués dans des processus évolutifs de couches minces sont cruciaux pour l’électronique portable et l’Internet des objets. Nous présentons une rectenne flexible basée sur une diode métal-isolant-graphène à jonction unidimensionnelle, offrant une détection de puissance à faible bruit aux fréquences térahertz (THz). Les rectennas sont fabriqués sur un film de polyimide flexible selon un procédé évolutif par photolithographie en utilisant du graphène obtenu par dépôt chimique en phase vapeur. Une jonction unidimensionnelle réduit la capacité de la jonction et permet un fonctionnement jusqu’à 170 GHz. Le rectenna présente une réactivité maximale de 80 V/W à 167 GHz dans des mesures en espace libre et une puissance équivalente de bruit minimale de 80 pW/√Hz.
Pour rappel: Le Graphene Flagship Project est sous l’égide de la Chalmers University of Technology, en Suède, en partenariat étroit avec la Multinationale de la Pharmacratie, AstraZeneca/Syngenta/ChemChina. Les chercheurs ont étudié la bio-compatibilité de nano-particules de nitrure de bore hexagonal pour des applications médicales: transport de médications et de vaccins, bio-senseurs et stimulation cellulaire.
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Propagation d’ondes dans une feuille de graphène elliptique pour la collecte d’énergie
“Wave propagation in elliptic graphene sheet for energy harvesting”. Août 2021. [13]
Par rapport aux feuilles de graphène rectangulaires, les feuilles de graphène elliptiques peuvent récolter plus d’énergie aux points focaux inférieurs et supérieurs lorsque des charges d’impulsion linéaires agissent à différents endroits. De plus, le temps de récolte d’énergie du graphène elliptique est inférieur à celui du graphène rectangulaire pour recueillir la même quantité d’énergie cinétique. L’efficacité de la récolte d’énergie des feuilles de graphène elliptique est supérieure à celle des feuilles de graphène rectangulaire avec trois rapports d’aspect, ce qui démontre la supériorité des feuilles de graphène elliptique pour la récolte d’énergie. La feuille de graphène elliptique avec un rapport d’aspect de 2 a la performance optimale de récolte d’énergie cinétique en considérant à la fois le temps de récolte d’énergie et l’efficacité. Nos résultats seront précieux pour la conception et la fabrication de matériaux bidimensionnels émergents pour la récolte d’énergie, les capteurs de masse et les détecteurs de gaz.
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Analyse de la collecte d’énergie thermoélectrique à l’aide de matériaux à changement de phase formables soutenus par des aérogels de graphène
“Analysis of Thermoelectric Energy Harvesting with Graphene Aerogel-Supported Form-Stable Phase Change Materials”. Juillet 2021. [287]
Les composites de matériaux à changement de phase (MCP) à base d’aérogel de graphène conservent leur état solide initial sans problème de fuite lorsqu’ils sont fondus. La forte proportion de PCM pur dans le composite peut absorber ou libérer une quantité relativement importante de chaleur pendant le chauffage et le refroidissement. Dans cette étude, ces composites PCM de forme stable ont été utilisés pour construire un générateur thermoélectrique pour collecter l’énergie électrique sous le changement de température externe. L’effet Seebeck et la différence de température entre les deux côtés du dispositif thermique ont été appliqués pour la récolte d’énergie thermoélectrique. Deux composites PCM différents ont été utilisés pour collecter l’énergie thermoélectrique en raison du champ de transition de phase différent dans les processus de chauffage et de refroidissement. La charge de nano-plaquettes de graphène (GNP) a été incorporée pour augmenter les conductivités thermiques des composites PCM. Le courant de sortie maximum a été étudié en utilisant ces deux composites PCM avec différents ratios de remplissage GNP. Les efficacités de récolte d’énergie thermoélectrique pendant le chauffage et le refroidissement étaient de 62,26 % et 39,96 %, respectivement. En outre, une analyse numérique par la méthode des éléments finis (FEM) a été réalisée pour modéliser les profils de sortie.
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Le MIT (Massachusetts Institute of Technology), de Boston, propose une autre technique de production/récolte libre d’énergie à partir du graphène… et à partir du nitrure de bore
Selon un article présentant ces recherches dans Electronic Design: [282]
L’étude du MIT est intitulée “High-frequency rectification via chiral Bloch electrons”. [283] Mars 2021.
«Une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a imaginé un moyen de récolter l’énergie de radio-fréquence allant des micro-ondes à la bande térahertz. L’analyse porte sur la physique et les limites présumées du comportement quantique-mécanique du graphène, ainsi que sur les moyens de les surmonter. Ils ont découvert qu’en combinant le graphène avec un autre matériau – dans ce cas, le nitrure de bore – les électrons du graphène devraient dévier leur mouvement vers une direction commune, ce qui permettrait de faire circuler le courant.
Si des technologies expérimentales antérieures ont permis de convertir des ondes térahertz en courant continu, elles ne pouvaient le faire qu’à des températures ultra-froides, ce qui limite évidemment leurs applications pratiques. Au lieu de cela, le chercheur principal Hiroki Isobe a commencé à étudier la possibilité d’induire, au niveau de la mécanique quantique, les électrons d’un matériau à circuler dans une direction, afin de diriger les ondes électromagnétiques entrantes vers un courant continu. Le matériau utilisé devait être exempt d’impuretés pour que les électrons circulent sans être dispersés par les irrégularités du matériau, et le graphène était un matériau attrayant.
Mais ce n’était que le point de départ. Pour diriger les électrons du graphène dans une seule direction, il fallait “briser” la symétrie inhérente au matériau. Ainsi, les électrons ressentiraient une force égale dans toutes les directions, ce qui signifie que toute énergie entrante se disperserait de manière aléatoire. D’autres ont fait des expériences avec le graphène en le plaçant au-dessus d’une couche de nitrure de bore, de sorte que les forces entre les électrons du graphène ont été déséquilibrées : les électrons plus proches du bore ont ressenti une force, tandis que les électrons plus proches de l’azote ont subi une traction différente.
Cette “diffusion en biais” peut entraîner un flux de courant utile. L’équipe de recherche a imaginé un redresseur térahertz constitué d’un petit carré de graphène posé sur une couche de nitrure de bore. Il serait pris en sandwich dans une antenne qui recueille et concentre le rayonnement térahertz ambiant, amplifiant suffisamment son signal pour le convertir en courant continu.
L’équipe a déposé un brevet pour son nouveau concept de “rectification à haute fréquence”, qui est décrit dans leur article Science Advances “High-frequency rectification via chiral Bloch electrons” ainsi que dans les Supplementary Material. Il faut les lire un peu pour se rendre compte qu’il s’agit uniquement d’une analyse théorique extrêmement approfondie (et je dis bien approfondie, car le nombre de modèles, d’équations, de dérivées partielles et d’intégrales est stupéfiant). Aucun dispositif n’a encore été construit. Mais ne vous inquiétez pas, les chercheurs travaillent avec des physiciens expérimentaux du MIT pour mettre au point un dispositif physique basé sur leur vision et leur analyse.»
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Des chercheurs tentent de capter l’énergie du corps humain ET DE LA CONVERTIR EN ELECTRICITE … avec du graphène, et des nano-tubes de carbone, entre autres nano-technologies
Selon le résumé de cette étude, de mai 2021, intitulée “Recent progress in human body energy harvesting for smart bioelectronic system/ Progrès récents dans la collecte de l’énergie du corps humain pour les systèmes bioélectroniques intelligents”.
De chaque battement de cœur à chaque pas, les êtres humains dissipent de l’énergie en permanence. Les chercheurs tentent de récupérer l’énergie du corps humain et de la convertir en électricité, qui peut être fournie à des appareils médicaux électroniques étroitement liés à la santé humaine.
Cette forme de recyclage de l’énergie est actuellement un point chaud de la recherche dans les domaines de la collecte d’énergie et de la bioélectronique. Cette étude résume tout d’abord la distribution et les caractéristiques des trois principales sources d’énergie contenues dans le corps humain, à savoir l’énergie thermique, l’énergie chimique et l’énergie mécanique. Ensuite, les technologies de collecte d’énergie applicables et les mécanismes de fonctionnement correspondants pour les différentes sources d’énergie sont présentés.
Les dérivés de graphène sont mentionnés plusieurs fois dans cette étude:
1. Lee et al. ont présenté un nanogénérateur pyroélectrique flexible et très extensible construit à partir d’un polymère P(VDF-TrFE), d’un composite polydiméthylsiloxane (PDMS)-nanotubes de carbone et de nanofeuillets de graphène (Fig. 2f). Ce PyNG hautement extensible peut être fixé directement sur la peau humaine et générer une impulsion de tension allant jusqu’à 400 mV lorsque la température passe rapidement d’une position élevée à une position basse. [43]
2. L’effet hydrovoltaïque est un concept scientifique récemment apparu dans le domaine de l’énergie. Il s’agit d’un terme général désignant le phénomène de conversion de l’énergie de l’eau en énergie électrique par l’interaction entre les nanomatériaux et les molécules d’eau. Lorsque des matériaux de faible dimension tels que les nanotubes de carbone et le graphène interagissent avec les molécules d’eau de différentes manières, une série d’effets variés de production d’électricité se produisent à l’interface solide-liquide.
3. Shao et al. ont présenté un générateur hygroélectrique à fibres (FHEG) pour la collecte de l’énergie de l’humidité. Le FHEG coaxial se compose d’un fil d’argent central, d’une enveloppe de couche d’oxyde de graphène (GO) et d’un autre fil d’argent torsadé sur l’enveloppe. L’argent sert d’électrode tandis que la couche d’oxyde de graphène sert de couche de production d’énergie. Le FHEG peut produire une tension en circuit ouvert de 0,3 V et une densité de puissance de 0,21 µW cm-1 sous une variation d’humidité de 70 %. Ce type de générateur hygroélectrique peut être tissé dans n’importe quelle forme et intégré au tissu pour des dispositifs de collecte d’énergie portables. [42]
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Nano-générateurs tribo-électriques à base d’hydrogel ultra-étirables et auto-cicatrisants pour la collecte d’énergie et la détection auto-alimentée
“Ultra-stretchable and healable hydrogel-based triboelectric nanogenerators for energy harvesting and self-powered sensing”. Mai 2021. [11]
Les dispositifs électroniques souples multifonctionnels de la prochaine génération nécessitent le développement de dispositifs énergétiques possédant des fonctions comparables. Dans ce travail, un nano-générateur tribo-électrique ultra-extensible et guérissable à base d’hydrogel est préparé pour la récolte d’énergie mécanique et la détection auto-alimentée.
Un hydrogel conducteur ionique a été développé avec de l’oxyde de graphène et de la laponite comme points de réticulation physique, présentant une grande extensibilité (∼1356%) et une capacité de cicatrisation. En utilisant l’hydrogel comme électrode, le nano-générateur tribo-électrique peut fonctionner normalement à une tension de 900 %, tandis que la sortie électrique du nano-générateur tribo-électrique peut se rétablir complètement à la valeur initiale après la guérison des dommages. Il a été démontré que ce nano-générateur tribo-électrique à base d’hydrogel pouvait alimenter des appareils électroniques portables et qu’il était utilisé comme capteur auto-alimenté pour la surveillance des mouvements humains et la détection de la pression. Notre travail montre les possibilités de sources d’énergie multifonctionnelles et les applications potentielles dans le domaine de l’électronique portable.
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Amélioration des performances thermoélectriques des textiles électroniques portables auto-alimentés revêtus de nanocomposites à base de graphène pour la collecte d’énergie à partir de la chaleur du corps humain
“Enhanced thermoelectric performance of graphene based nanocomposite coated self-powered wearable e-textiles for energy harvesting from human body heat”. Mai 2021. [10]
Nous avons mis au point un nano-générateur thermo-électrique textile recouvert d’oxyde de graphène réduit (rGO) pour la collecte d’énergie à partir de la chaleur corporelle humaine de faible qualité. Le polymère conducteur (PEDOT:PSS) et le nanocomposite (rGO) ont été enduits en utilisant une approche couche par couche. Le tissu résultant a montré une prise de poids plus élevée de 60-80%. Le dispositif TEG à base de textile développé a montré un coefficient Seebeck amélioré de (25-150 μV K-1), et un facteur de puissance de (2,5-60 μW m-1 K-1). Le dispositif TE développé a montré un potentiel plus élevé pour convertir la chaleur corporelle de faible qualité en énergie électrique, entre la température du corps humain de (36,5 °C) et un environnement externe de (20,0 ± 5 °C) avec une différence de température de (2,5-16,5 °C). Le nano-générateur thermo-électrique textile portable est capable de produire une tension de sortie en circuit ouvert de 12,5-119,5 mV à une température ambiante fixe de (20 °C).
Le tissu textile enduit de rGO a également montré une réduction de la résistance électrique de la feuille en augmentant le nombre de cycles de teinture (10) et en augmentant le nombre de cycles de lavage (20). Les électrodes recouvertes d’oxyde de graphène réduit (rGO) ont montré une résistance de 185-45 kΩ et (15 kΩ) pour les nanocomposites PEDOT:PSS-rGO respectivement. En outre, la performance mécanique du tissu textile enduit a été améliorée de (20-80 mPa) avec l’augmentation du nombre de cycles de rembourrage. La performance thermoélectrique a été améliorée de manière significative, sans influencer les propriétés de respirabilité et de confort du tissu obtenu. Cette étude présente une approche prometteuse pour la fabrication de nano-hybrides PEDOT:PSS/rGO pour les générateurs thermoélectriques portables à base de textile pour la récolte d’énergie à partir de la chaleur corporelle de basse qualité.
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Le Graphène est-il, réellement, une source illimitée d’énergie libre?
Des physiciens de l’université d’Arkansas ont publié leur étude intitulée “Fluctuation-induced current from freestanding graphene”. Octobre 2020. [279] [282]
Cette nouvelle technologie va, très certainement, intéresser, au plus haut point – d’ébullition – tous les fabricants de vaccins au graphène!!!
Selon un article publié dans Science News: « “Un circuit de collecte d’énergie basé sur le graphène pourrait être incorporé dans une puce pour fournir une alimentation propre, illimitée et à basse tension à de petits appareils ou capteurs”, a déclaré Paul Thibado, professeur de physique et chercheur principal de cette découverte.
Les résultats, publiés dans la revue Physical Review E, sont la preuve d’une théorie développée par les physiciens de l’université de l’Alberta il y a trois ans, selon laquelle le graphène libre – une couche unique d’atomes de carbone – ondule et se déforme d’une manière prometteuse pour la récolte d’énergie
L’idée de récolter de l’énergie à partir du graphène est controversée car elle réfute la célèbre affirmation du physicien Richard Feynman selon laquelle le mouvement thermique des atomes, connu sous le nom de mouvement brownien, ne peut pas produire de travail. L’équipe de M. Thibado a découvert qu’à température ambiante, le mouvement thermique du graphène induit en fait un courant alternatif (CA) dans un circuit, ce que l’on croyait impossible.»
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Le premier circuit en graphène au monde génère une puissance illimitée à partir d’un mouvement thermique
“Fluctuation-induced current from freestanding graphene”. Octobre 2020. [48]
Une équipe de physiciens de l’Université de l’Arkansas a réussi à mettre au point un circuit capable de capter le mouvement thermique du graphène et de le convertir en courant électrique.
«Un circuit de collecte d’énergie basé sur le graphène pourrait être incorporé dans une puce pour fournir une énergie propre, illimitée et à basse tension à de petits appareils ou capteurs », a déclaré Paul Thibado, professeur de physique et chercheur principal de cette découverte.
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La société NTS Innovations – qui oeuvre en partenariat avec l’université d’Arkansas – a annoncé, qu’elle se lancait dans la fabrication de micro-chips, à base de graphène, capables de générer de l’électricité.
Selon NTS Innovation: «NTS Innovations a franchi une étape importante dans le développement d’une source d’énergie propre révolutionnaire – le Graphene Energy Harvesting (GEH). L’entreprise, en partenariat avec l’université de l’Arkansas, a achevé le développement de son circuit de récolte d’énergie sur une tranche de silicium. Cette technologie sera emballée dans une puce commerciale et disponible à la vente auprès d’un réseau mondial de distributeurs d’électronique en 2021.
Le graphène est 100 fois plus résistant que l’acier et un meilleur conducteur d’électricité que le cuivre. Il est également flexible et élastique. Mieux encore, lorsque le graphène est libre, il est en fait en mouvement constant. Ce mouvement peut désormais être exploité comme une énergie propre et durable.
Le GEH consiste à récolter de l’énergie à l’échelle nanométrique à partir des oscillations naturelles du graphène. Imaginez une éolienne. L’éolienne capte l’énergie du vent par son mouvement. De la même manière (mais à l’échelle nanométrique), le graphène libre convertit l’énergie ambiante en énergie mécanique sous la forme de fluctuations ondulatoires, un peu comme les vagues sur l’océan. GEH est la seule alternative d’énergie propre et continue qui peut fonctionner dans n’importe quel environnement, partout sur la planète… et au-delà.
“GEH est un dispositif à l’échelle nanométrique sur une plaquette de semi-conducteurs. La technologie elle-même varie légèrement en fonction de la température, mais elle est autrement robuste dans tous les environnements”, a déclaré Preston Carter, directeur de la technologie chez NTS Innovations. “GEH peut générer de l’énergie dans des environnements extra-atmosphériques et aérospatiaux, GEH fonctionnera partout sur Terre et continuera à fonctionner dans les profondeurs de l’océan. Les seules limites environnementales de GEH seront l’emballage utilisé pour le contenir.
Les puces GEH sont fabriquées à l’aide des techniques courantes de fabrication de semi-conducteurs, ce qui les rend rentables, évolutives et faciles à produire en masse. La première génération de puces GEH vise une puissance de 10mW (milliwatts) pour une taille de 12x12x3mm.
La puce GEH de première génération permettra aux capteurs et aux petits appareils électroniques de s’auto-alimenter, sans qu’il soit nécessaire de recharger ou de remplacer les piles. Mais cela ne s’arrête pas là. Les prochaines versions de la puce GEH augmenteront la densité de puissance, ce qui promet des applications allant des téléphones portables aux tablettes, en passant par les appareils ménagers et les voitures.» Décembre 2020. [280]
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Générateurs thermo-électriques flexibles pour la récupération de la chaleur corporelle
Amélioration des performances des dispositifs grâce à l’encapsulation d’élastomères à haute conductivité thermique sur des interconnexions en métal liquide… à l’aide de Graphène
“Flexible thermoelectric generators for body heat harvesting – Enhanced device performance using high thermal conductivity elastomer encapsulation on liquid metal interconnects”. Mars 2020. [39]
Les lignes de métal liquide sont encapsulées dans un nouvel élastomère silicone extensible dopé avec des nano-plaquettes de graphène et de l’EGaIn pour augmenter sa conductivité thermique. Cet élastomère à haute conductivité thermique réduit non seulement la résistance thermique parasite de la couche d’encapsulation, mais sert également de diffuseur de chaleur, ce qui permet de multiplier par 1,7 la densité de puissance de sortie des générateurs thermo-électriques par rapport aux dispositifs fabriqués avec un élastomère conventionnel.
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Matériaux et structures à base de graphène pour la récupération d’énergie à partir de fluides – Une revue
“Graphene-based materials and structures for energy harvesting with fluids – A review”. 2018. [12]
Le graphène et les systèmes à base de graphène ont récemment été reconnus comme des plateformes prometteuses pour la collecte d’énergie, les composants microélectroniques et le stockage d’énergie en raison de leur excellente conductivité électrique et thermique, de leurs propriétés mécaniques exceptionnelles, de leur bonne stabilité chimique et de leur adaptabilité aux différentes zones, entre autres propriétés importantes.
L’intégration des systèmes de collecte d’énergie reposant sur le graphène/les matériaux à base de graphène en contact avec des fluides a été soulignée ces dernières années, ainsi que leur impact potentiel sur la production d’énergie électrique pour une large gamme d’applications (par exemple, des dispositifs médicaux innovants, des systèmes électroniques avancés et des systèmes de transduction à haute efficacité pour l’énergie renouvelable). Cette revue résume, pour la première fois, les percées majeures réalisées dans le domaine de la collecte d’énergie en exploitant des systèmes de matériaux à base de graphène (comprenant des films de graphène, des grilles de graphène, des membranes de graphène, des composites de graphène en 3D et des structures tribologiques) en contact avec des fluides ioniques et non ioniques. Plusieurs mécanismes de transduction pour la collecte d’énergie ont été analysés en profondeur. Les résultats énergétiques, les matériaux et les structures, les substrats, les types de fluides, les méthodologies de fabrication et les méthodologies de test expérimental sont systématiquement mis en évidence dans cette revue. Enfin, des orientations de recherche futures et des applications innovantes de ces collecteurs sont proposées.
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Annexe. Au sujet du nitrure de bore hexagonal pour l’électronique flexible en 2D
J’ai évoqué, à plusieurs reprises, la fabrication de nano-composés à base de graphène et de nitrure de bore – qui est appelé les graphène blanc. En particulier dans mon article intitulé “Du nitrure de bore hexagonal dans les injections?” [284]
Comme les liaisons carbone-carbone sont les plus robustes, dans la Nature, le graphène s’avère un peu plus robuste que le nitrure de bore hexagonal. En effet, le graphène se caractérise par une pression de 130 gigapascals et par 1,0 térapascal pour l’élasticité tandis que le nitrure de bore hexagonal se caractérise par une pression de 100 gigapascals et par 0,8 térapascal pour l’élasticité. Par contre, sur le plan de la résistance aux craquements, le nitrure de bore hexagonal s’avère 10 fois plus résistant que le graphène – selon une étude publiée en juin 2021 “Intrinsic toughening and stable crack propagation in hexagonal boron nitride”. [1356]
Selon cette étude, le nitrure de bore hexagonal constitue, déjà, un matériau extrêmement important pour l’électronique flexible en 2D – et pour d’autres applications – en raison de sa résistance à la chaleur, de sa stabilité chimique et de ses propriétés diélectriques. Cela permet de l’utiliser comme base de support et comme couche d’isolation entre des composants électroniques
Selon Jun Lou, l’auteur de cette étude à l’Université Rice, de Houston, au Texas, en sus des applications pour des textiles électroniques, par exemple, l’électronique flexible en 2D peut être utilisée pour des applications plus exotiques – tels que des implants et tatous électroniques greffés, directement, sur le cerveau.
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