Ce minuscule générateur associé à des micro-aimants utilise les mouvements pour générer de l’électricité

Le mécanisme du nouveau dispositif repose sur l’effet magnétoélastique: ce principe énonce le changement de la susceptibilité magnétique d’un matériau à la suite d’une pression mécanique. Il a longtemps été supposé que l’effet magnétoélastique n’existait que dans un système rigide.

L’équipe de Jun Chen, assistant chercheur au département polytechnique de l’université de Californie à Los Angeles, vient de prouver le contraire avec son nouveau générateur bioélectronique: son invention utilise un système souple associé à des aimants microscopiques. La structure des micro-aimants permet de modifier la susceptibilité magnétique; la fluctuation a ensuite pour effet de produire de l’électricité.

Aussi petit qu’une pièce de monnaie

Les chercheurs de l’UCLA ont appuyé leurs travaux sur une hypothèse : la capacité d’un système souple à supporter l’effet magnétoélastique. Le passage de la théorie à la pratique s’est fait avec une matrice de silicone: l’équipe de l’université californienne a utilisé celle-ci comme système souple. Notons que la matrice présentait une très fine épaisseur; elle a ainsi servi de support pour les aimants microscopiques du générateur.

Le dispositif bioélectronique est intéressant de par sa taille: il est effectivement aussi petit qu’une pièce de monnaie. Sa flexibilité et sa taille réduite facilitent son intégration dans un objet mettable, entre autres, une prothèse ou un vêtement. Le générateur est en contact avec la peau pour exploiter l’impulsion des mouvements du corps.

La simple action de plier et déplier le coude crée ainsi une ondulation au niveau de la matrice de silicone. Les aimants microscopiques s’éloignent puis se rapprochent. La variation de la distance entre les micro-aimants génère un champ magnétique, ce qui a ensuite pour effet de produire du courant électrique.

Quatre fois plus efficace qu’un système rigide

Le générateur est suffisamment petit pour ne pas gêner la mobilité, et sa taille réduite n’implique pas nécessairement une baisse de performances: son rendement est au contraire quatre fois supérieur à celui d’un générateur qui repose sur un système rigide.

Le dispositif développé par Chen et son équipe est capable de produire un courant électrique d’une intensité allant jusqu’à 4,27 mA/m², soit 10 000 fois plus efficace que les technologies précédentes. Sachez aussi qu’il s’agit d’un système autonome qui peut s’auto-alimenter.

Une sensibilité exceptionnelle

Le générateur magnétoélastique utilise les mouvements corporels pour générer de l’électricité. Le professeur Chen et ses collaborateurs ont conçu un dispositif tellement sensible que son porteur n’a même pas besoin de faire de gros efforts physiques pour que de l’électricité soit produite.

Un léger mouvement du poignet est suffisant pour faire bouger la matrice de silicone et les aimants microscopiques. Le système est même en mesure de fonctionner avec le pouls humain, ce qui en fait un module d’alimentation unique pour les capteurs de diagnostic.

Le générateur magnétoélastique bénéficie d’une conception qui le protège de l’humidité, donc de la sueur et de la pluie. Cette caractéristique en fait probablement le futur des objets connectés mettables et de l’IoT.