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Depuis longtemps, des physiciensphysiciens du monde entier cherchent le moyen de réaliser des générateursgénérateurs d'électricité miniatures, pour alimenter des appareils nomades ou implantés dans le corps. De nombreux prototypes ont été réalisés, captant la lumièrelumière, la chaleurchaleur ou les vibrations par effet piézoélectriqueeffet piézoélectrique (quand une déformation mécanique produit une tension). Force est de constater que les résultats restent médiocres, avec des puissances faibles et des coûts de fabrication élevés.
Deux chercheurs indiens, Sujoy Kumar Ghosh et Dipankar Mandal, de l'université Jadavpur, ont peut-être changé la donne en prenant comme matièrematière première les écailles récupérées parmi les déchets d'un atelier de préparation du poisson.
Pourquoi une telle idée ? Parce que les nanofibres de collagènecollagène (une protéineprotéine bien connue de tous les animaux de la Terre) y sont alignées et présentent de ce fait des propriétés piézoélectriques. Un matériaumatériau confectionné par une nanotechnologienanotechnologie naturelle, en somme et, qui plus est, bon marché.
Dans un article de la revue Applied Physics Letters, ces deux scientifiques rapportent leurs résultats après un traitement des écailles, consistant en une déminéralisation, qui les rend transparentes. Les propriétés électriques ont été observées de près, par spectrométriespectrométrie X, et les chercheurs ont découvert un comportement, avec une polarité stable.
Un résumé en images de cette étonnante réalisation. En haut à gauche, les écailles récupérées. Elles sont constituées de fibres minuscules de collagène précisément alignées, comme le montre la photographie de droite, obtenue par microscopie électronique à balayage. Dessous, à gauche, des doigts montrent une écaille devenue transparente (Transparent Fish Scale) qui, juste à droite, a été intégrée sur un support souple muni de connecteurs électriques. On voit à côté le résultat : des diodes bleues qui s'allument, alimentées par l'électricité générée par quatre écailles lorsqu'elles sont soumises à une contrainte mécanique. © Sujoy Kuman Ghosh et Dipankar Mandal, Jadavpur University
Biocompatibles, ces nanogénérateurs pourraient fonctionner dans le corps
Ces écailles transparentes génèrent de l'électricité quand elles sont déformées ou quand elles vibrent sous l'effet d'un son ou du vent. Le duo indien a mesuré une tension allant jusqu'à 4 voltsvolts par écaille et un débitdébit de courant de 1,5 μA (micro-ampèreampère). La puissance ainsi disponible est de 1,14 μW par cm2 (obtenue sous une compression de 0,17 MPa). Pour visualiser les applicationsapplications possibles de ce nanogénérateur, les chercheurs ont connecté quatre écailles en série. Produisant une tension de 14 V, elles ont pu allumer plus de 50 LEDLED bleues, comme le montre l'illustration de cet article.
Tout à fait expérimental, ce générateur original ne pourrait pas alimenter nos smartphones, toujours gourmands en énergieénergie. En revanche, le principe a de quoi intéresser le secteur médical, toujours à la recherche de sources d'alimentation pour les dispositifs électroniques implantables dans le corps et pour les MEMS injectés dans le sang, imaginés pour transporter des moléculesmolécules ou effectuer des mesures, tels des sous-marins miniatures. Un tel nanogénérateur pourrait alors leur fournir de l'électricité grâce aux seuls mouvementsmouvements du corps, ou du cœur pour un stimulateur cardiaque.
