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Voici une vue schématisée du câble-batterie inventé par des chercheurs de l’université centrale de Floride. Au cœur du câble, un fil de cuivre entouré d’une gaine hérissée de « nanobarbes » (en vert) traitées pour créer une électrode. Cette première couche est isolée (gaine gris foncé) afin d’ajouter la seconde électrode elle-même composée de nanobarbes. Les deux structures cohabitent, l’une faisant circuler l’électricité, l’autre la stockant. © Université de Floride centrale
Faire en sorte que les câbles d'alimentation qui parcourent les appareils électriques puissent à la fois faire circuler et stocker l’électricité, de la même manière que des batteries, serait une innovation majeure. Depuis quelques années, ce défi anime plusieurs centres de recherche à travers le monde. C'est le cas notamment aux États-Unis, où une équipe de l'université de Floride centrale (UCF)) travaille sur une nanotechnologie qui permet d'intégrer un supercondensateur dans un câble flexible en cuivrecuivre.
Cette invention, qui fait l'objet d'un article scientifique publié dans la revue Nature, permettrait de fabriquer des câbles qui remplaceraient les batteries dans les appareils électroniques. De quoi faire sauter l'un des derniers verrousverrous qui bride le design de ces produits. Ce type de câble-batterie pourrait aussi servir pour les véhicules électriques ainsi que dans le domaine aérospatial, en particulier pour les lanceurs. Dans ce dernier cas de figure, la suppression des batteries ferait gagner un poids précieux, contribuant ainsi à réduire les coûts.
L’équipe de chercheurs de l’université de Floride centrale à l’origine du câble-batterie. À droite, le professeur Jayan Thomas en compagnie de son doctorant Zenan Yu. © Université de Floride centrale
Des câbles-batteries à « nanobarbes » d’oxyde de cuivre
Pour créer ce câble-batterie, le professeur Jayan Thomas et son équipe sont partis d'un fil de cuivre qu'ils ont entouré d'une gaine hérissée de « nanobarbes » d'oxyde de cuivre qui assurent la liaison conductrice entre les couches internes et externes de leur fil supercondensateur. Ces nanobarbes ont ensuite été traitées avec un alliagealliage or-palladiumpalladium, lui-même recouvert d'oxyde de manganèsemanganèse afin de créer une électrodeélectrode. Il fallait encore ajouter une seconde électrode. Les chercheurs y sont parvenus en intercalantintercalant une fine feuille de plastiqueplastique autour des nanobarbes et en enroulant le tout dans une gaine de métalmétal dont la surface externe est aussi parcourue de nanobarbes. Puis ces différentes couches ont été collées à l'aide d'un gelgel spécial.
Grâce à cette architecture, le fil de cuivre placé au cœur du câble conserve sa capacité à faire circuler l'électricité en étant isolé des couches externes qui, elles, peuvent stocker l'énergieénergie indépendamment. Bien que le principe technique soit validé, il reste encore un gros travail de développement. L'équipe de l'UCF pense que sa technique est transférable à d'autres types de matériaux que le cuivre. Ce qui permettrait, par exemple, de fabriquer des fibres textiles capables de transférer et de stocker l'énergie en vue de créer des vêtements intelligents.
