Mini-batterie 3D imprimée biodégradable : énergie écologique pour futurs microdispositifs

Le nombre de microdispositifs transmettant des données augmentera fortement dans les années à venir. Tous ces dispositifs ont besoin d'énergie, mais le nombre de batteries aurait un impact majeur sur l'environnement. Des chercheurs ont développé un mini-supercondensateur biodégradable qui peut résoudre le problème. La nouvelle batterie consiste en carbone, cellulose, glycérine et sel de table et est fabriquée à l'aide d'une imprimante 3D.

Le dispositif de fabrication est une imprimante 3D commerciale modifiée qui dispense un mélange de nano-fibres de cellulose et de nanocristallites de cellulose, plus du carbone sous forme de noir de carbone, graphite et charbon actif. Pour liquéfier tout cela, les chercheurs utilisent de la glycérine, de l'eau, et deux types d'alcool différents ainsi qu'une pincée de sel de table pour la conductivité ionique.

Pour construire un supercondensateur fonctionnel à partir de ces ingrédients, quatre couches sont nécessaires, toutes sortant de l'imprimante 3D l'une après l'autre : un substrat flexible, une couche conductrice, l'électrode, et enfin l'électrolyte. Le tout est ensuite plié comme un sandwich, avec l'électrolyte au centre.

Le mini-condensateur peut stocker l'électricité pendant des heures et peut déjà alimenter une petite horloge numérique. Il peut résister à des milliers de cycles de charge et décharge et des années de stockage, même à des températures de congélation, et est résistant à la pression et aux chocs. Lorsque la batterie n'est plus nécessaire, elle peut être jetée dans le compost ou simplement laissée dans la nature. Après deux mois, le condensateur se sera désintégré, ne laissant que quelques particules de carbone visibles.

Le matériau gel n'est pas seulement une matière première écologique et renouvelable, mais sa chimie interne le rend extrêmement polyvalent. Le supercondensateur pourrait bientôt devenir un composant clé pour l'Internet des objets. De tels condensateurs pourraient être brièvement chargés en utilisant un champ électromagnétique, par exemple, et ensuite fournir de l'énergie pour un capteur ou un micro-émetteur pendant des heures. Cela pourrait être utilisé, par exemple, pour vérifier le contenu de colis individuels pendant l'expédition. Alimenter des capteurs dans la surveillance environnementale ou l'agriculture est également concevable — il n'y a pas besoin de récupérer ces batteries, car elles pourraient être laissées dans la nature pour se dégrader.

Le nombre de microdispositifs électroniques augmentera également en raison d'une utilisation beaucoup plus répandue des diagnostics de laboratoire au chevet du patient (point-of-care testing), qui est actuellement en plein essor. De petits dispositifs de test pour une utilisation au chevet ou des dispositifs d'auto-test pour diabétiques en font partie.