Un générateur piézoélectrique à l’échelle du nano

L’équipe a constaté que les nanofils d’oxyde de zinc à six faces avaient la capacité de produire 10 nanowatts par centimètre carré en convertissant l’énergie mécanique en électricité. L’énergie cinétique (mouvement) proviendrait de sources aussi variées que le vent, la respiration humaine, le flux sanguin, les mouvements du corps, ou encore des vibrations sonores.

Comme les nanofils d’oxyde de zinc possèdent un taux d’efficacité assez faible, le Professeur Wang s’est attaché à rechercher un nouveau matériau qui pouvait rendre le nanogénérateur encore plus efficace et beaucoup plus puissant.

Les candidats idéals restent les matériaux ferroélectriques. Ces derniers sont capables de produire des nanofils de 10 fois le potentiel électrique de celui de l’oxyde de zinc. Un nanogénérateur optimisé pourrait alors alimenter de petits appareils, comme les voyants, les robots, les mémoires, les transistors et autres dispositifs biomédicaux tel que les stimulateurs cardiaques ou les capteurs.

Très peu d’énergie cinétique est nécessaire pour alimenter le nanogénérateur. En effet, un déplacement d’atomes même minime aura un effet plus important sur des matériaux nanométriques que sur des matériaux ordinaires – une théorie que le Professeur Wang a l’intention de prouver dans son laboratoire.

L’un des défis a consisté à produire des nanofils ferroélectriques, un processus bien plus compliqué que la conception de nanofils d’oxyde de zinc. Pour faire croître des nanofils ferroélectriques, le professeur Wang utilise un procédé de sel en fusion. En effet, le chlorure de sodium fondu dans un milieu réactif peut aider à assembler des nanofils à partir d’un point de fusion d’environ 815 degrés celcius.

Pour terminer, le professeur Wang étudie actuellement le potentiel de production électrique des nanofils lorsque ces derniers sont déviés (dans l’espace) à partir d’un microscope électronique à balayage.

** un nanofil est 10.000 fois plus petits qu’un cheveu humain.