KRISS développe un métamatériau pour capter et amplifier les micro-vibrations pour une récupération d'énergie améliorée

Institut coréen de recherche sur les normes et la science, Daejeon, Corée du Sud

Métamatériau développé par KRISS. (Image : Institut coréen de recherche sur les normes et la science)

Piéger et amplifier les micro-vibrations

L'Institut coréen de recherche sur les normes et la science (KRISS) a développé un métamatériau qui piège et amplifie les micro-vibrations dans de petites zones. Cette innovation devrait augmenter la puissance de sortie de la récupération d'énergie (energy harvesting), qui convertit l'énergie de vibration gaspillée en électricité, et accélérer sa commercialisation.

Récupération d'énergie par vibration

La récupération d'énergie désigne la technologie qui convertit l'énergie gaspillée sous forme de chaleur, de lumière et de vibration en énergie électrique. Bien que la production d'énergie solaire, qui utilise la lumière du soleil comme source d'énergie, soit couramment utilisée, elle pose des limites telles qu'une production inconstante et l'incapacité de produire de l'énergie sous certaines conditions météorologiques.

En revanche, l'utilisation de vibrations ubiquitaires comme source d'énergie permet une production d'énergie stable sans contraintes environnementales. C'est pourquoi la récupération d'énergie par vibration continue de gagner en attention en tant que future source d'énergie pour les capteurs Internet des objets (IoT) qui nécessitent une alimentation constante 24/7 et les dispositifs médicaux portables qui doivent mesurer la pression artérielle et le taux de sucre en temps réel.

Surmonter les limitations actuelles

Les principaux problèmes entravant la récupération d'énergie par vibration sont qu'elle a une faible puissance de sortie et des coûts de production plus élevés, ce qui en fait un mauvais candidat pour une application pratique. Bien que la quantité d'énergie produite soit proportionnelle à l'amplitude de la vibration récupérée, la plupart des vibrations que nous rencontrons dans la vie quotidienne sont minuscules.

Pour surmonter ce problème significatif, de nombreux dispositifs de conversion, tels que des éléments piézoélectriques, devraient être installés dans de multiples emplacements exposés à des vibrations relativement importantes.

Performance du métamatériau KRISS

Le métamatériau développé par KRISS piège et accumule les micro-vibrations à l'intérieur et les amplifie de plus de 45 fois. Cela permet la génération d'une puissance électrique à grande échelle par rapport au petit nombre d'éléments piézoélectriques utilisés. En appliquant la récupération de vibration avec le métamatériau développé, l'équipe de recherche a réussi à générer plus de quatre fois plus d'électricité par unité de surface que les technologies conventionnelles.

En particulier, le métamatériau nouvellement développé a une structure plate et mince d'environ la taille de la paume d'un adulte, ce qui permet de l'attacher facilement à toute surface où se produit une vibration. Comme sa structure peut être facilement modifiée pour s'adapter à l'objet auquel elle sera attachée, sa gamme d'applications est diverse, allant des capteurs de diagnostic qui vérifient les dommages dans les immeubles de grande hauteur ou les grands ponts aux petits biosenseurs qui surveillent les conditions de santé des individus.

« Cette recherche est la première au monde à accumuler et amplifier avec succès les vibrations en utilisant un métamatériau de surface qui piège temporairement les vibrations », a déclaré le chercheur principal Lee Hyung Jin du groupe de métrologie acoustique, ultrasons et vibrations au KRISS.

Le chercheur principal Seung Hong Min du groupe de métrologie non destructive a également exprimé son intérêt, commentant : « Les métamatériaux peuvent être utilisés pour développer des capteurs de prochaine génération à haute précision et haute sensibilité en amplifiant considérablement les ultra-fines vibrations qui étaient difficiles à mesurer avec les capteurs conventionnels. »

Pour plus d'informations, contactez Eunhye Bae à cette adresse email protégée.