Nanogénérateur

Effet pyroélectrique
Beaucoup d'énergie thermique est perdue dans l'environnement par divers appareils allant des ordinateurs aux voitures en passant par les lignes de transmission électrique longue distance. La chaleur peut être convertie en électricité grâce à l'effet pyroélectrique. Cet effet a été observé pour la première fois par le philosophe grec Théophraste lorsqu'une tourmaline de pierre précieuse produisait de l'électricité statique et attirait des morceaux de paille lorsqu'elle était chauffée. En effet, le chauffage et le refroidissement réarrangent la structure moléculaire de certains matériaux, dont la tourmaline, et créent un déséquilibre des électrons qui entraîne la génération de courant électrique.
Nanogénérateur
Un dispositif appelé nanogénérateur pyroélectrique a été conçu pour récupérer la chaleur résiduelle afin de produire de l'électricité par des chercheurs de Georgia Tech. Le groupe de recherche a appliqué ce principe ancien pour fabriquer un nanogénérateur (NG) qui pourrait tirer parti du changement de température d'une source de chaleur en fonction du temps pour générer de l'électricité.
Les chercheurs ont utilisé des nanofils d'oxyde de zinc dans un réseau de courtes longueurs debout à la fin et a fait la démonstration d'un appareil qui produit de l'électricité lorsqu'il est chauffé ou refroidi. Les nanogénérateurs peuvent même produire de l'électricité car les températures fluctuent du jour à la nuit.
Les chercheurs affirment que ce nouveau type de NG peut être la base d'une nanotechnologie autoalimentée qui récupère l'énergie thermique de la fluctuation de la température en fonction du temps dans notre environnement pour des applications telles que les capteurs sans fil, l'imagerie de température, les diagnostics médicaux et personnels microélectronique.
Utilisations du nanogénérateur
La pyroélectricité peut jouer un rôle clé dans l'électronique grand public et la récupération de cette chaleur sous forme d'énergie pyroélectrique peut ouvrir une nouvelle ère de « minuscule énergie ». Les nanogénérateurs pyroélectriques pourraient être extrêmement utiles pour alimenter des tâches spécifiques dans les applications biologiques, la médecine et la nanotechnologie, en particulier dans l'espace, car ils fonctionnent bien à basse température.
Effort ukrainien et américain
Une équipe conjointe de scientifiques ukrainiens et américains a également démontré cette nouvelle méthode pyroélectrique pour alimenter de minuscules appareils en utilisant la chaleur résiduelle. À l'aide de minuscules structures appelées nanofils ferroélectriques, un courant électrique peut être généré en réponse à tout changement de la température ambiante, récupérant l'énergie autrement gaspillée par les fluctuations thermiques.
Propriétés pyroélectriques
Dans les propriétés pyroélectriques des nanofils ferroélectriques le coefficient pyroélectrique correspond au rayon du fil et à son couplage. Plus le rayon du fil est petit, plus le coefficient pyroélectrique diverge jusqu'à un rayon critique auquel la réponse passe au paraélectrique (au-dessus de la température de Curie). Ce soi-disant "effet de taille" pourrait être utilisé pour régler les températures de transition de phase dans les nanostructures ferroélectriques, permettant ainsi un système avec une grande réponse pyroélectrique réglable.
En théorie, l'utilisation de contacts redresseurs pourrait permettre la polarisation nanofil ferroélectrique pour générer un courant et une tension continus pyroélectriques géants en réponse aux fluctuations de température qui pourraient être récoltées et détectées à l'aide d'un détecteur bolométrique. Un tel dispositif nanométrique ne contiendrait aucune pièce mobile et pourrait convenir à un fonctionnement à long terme dans des applications ambiantes telles que les systèmes biologiques in vitro et l'espace extra-atmosphérique.
Les chercheurs pensent que ces petits nanogénérateurs auraient une efficacité très élevée à basse température, diminuant à des températures plus chaudes.Effort de l'Université de Wake Forest sur Power Felt
Les scientifiques de la Wake Forest University ont développé une technologie appelée Power Felt composée de nanotubes de carbone, un dispositif thermoélectrique qui convertit la chaleur corporelle en courant électrique.
Power Felt est composé de minuscules nanotubes de carbone enfermés dans des fibres de plastique flexibles et fait pour se sentir comme du tissu. La technologie utilise les différences de température, disons par exemple, la température ambiante par rapport à la température corporelle pour créer une charge.
Utilise Power Felt
Les utilisations potentielles de Power Felt incluent la doublure des sièges d'automobile pour augmenter la puissance de la batterie et répondre aux besoins électriques, l'isolation des tuyaux ou la collecte de chaleur sous les tuiles pour réduire les factures de gaz ou d'électricité, la doublure de vêtements ou d'équipements de sport pour surveiller les performances, ou l'emballage de IV ou sites de plaies pour mieux suivre les besoins médicaux des patients. Il peut être utilisé comme kit d'urgence, enroulé autour d'une lampe de poche, alimentant une radio météo, chargeant un téléphone portable prépayé et peut apporter un soulagement lors de pannes de courant ou d'accidents. 72 couches empilées dans le tissu ont produit environ 140 nanowatts de puissance et l'ajout de couches de nanotubes supplémentaires peut les rendre encore plus minces pour augmenter la puissance de sortie.
Selon les chercheurs, il est même possible de fabriquer une veste avec un intérieur complètement thermoélectrique. doublure qui recueille la chaleur de la chaleur corporelle, tandis que l'extérieur reste froid de la température extérieure et peut potentiellement alimenter un iPod.