Des chercheurs de l'Empa ont mis au point un mini-condensateur compostable composé de carbone, de cellulose, de glycérine et de sel commun. Un premier pas vers la batterie biodégradable.
Les chercheurs du Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa) ont utilisé pour ce faire une imprimante 3D modifiée, disponible dans le commerce. La véritable innovation réside dans la recette des encres gélatineuses que cette imprimante peut déposer sur une surface.
Les mélanges en question sont composés de nanofibres de cellulose et de nanocristallites de cellulose, ainsi que de carbone sous forme de noir de carbone, de graphite et de noir de carbone activé. Pour liquéfier tout cela, les chercheurs utilisent de la glycérine, de l'eau et deux types d'alcool différents. Plus une pincée de sel de table pour la conductivité ionique, selon ces travaux publiés dans la revue Advanced Materials.
Pour construire un supercondensateur fonctionnel à partir de ces ingrédients, quatre couches sont nécessaires, qui sortent toutes l'une après l'autre de l'imprimante 3D: un substrat flexible, une couche conductrice de courant, puis l'électrode et enfin l'électrolyte. Le tout est ensuite plié comme un sandwich, avec l'électrolyte au milieu.
Horloge numérique
Ce qui en ressort est un mini-condensateur qui peut stocker de l'électricité pendant des heures et alimenter par exemple une petite horloge numérique. Il peut résister à des milliers de cycles de charge et de décharge et à des années de stockage, même à des températures négatives, et il est résistant à la pression et aux chocs, a indiqué jeudi l'Empa dans un communiqué.
Une fois hors d'usage, il peut être tout simplement jeté au compost. Après deux mois, le condensateur se sera décomposé, ne laissant que quelques particules de carbone. Les chercheurs ont déjà testé la chose.
'Cela peut paraître simple, mais ça ne l'était pas', déclare Xavier Aeby, du laboratoire Cellulose & Wood Materials de l'Empa, cité dans le communiqué. 'Il a fallu une longue série de tests jusqu'à ce que tous les paramètres soient corrects, que tous les composants sortent de l'imprimante de manière fiable et que le condensateur fonctionne'.
Nombreuses applications
A l'avenir, de tels condensateurs pourraient être brièvement chargés à l'aide d'un champ électromagnétique, par exemple, puis ils fourniraient de l'énergie à un capteur ou à un microtransmetteur pendant des heures.
Cela pourrait être utilisé, par exemple, pour vérifier le contenu de chaque paquet lors de son expédition ou pour alimenter des capteurs dans le domaine de la surveillance de l'environnement ou de l'agriculture. Il n'est pas nécessaire de collecter à nouveau ces batteries, qui peuvent être laissées dans la nature pour se désintégrer.
Les tests de diagnostic rapide, qui sont actuellement en plein essor, contribueront également au nombre croissant d'appareils électroniques miniatures. Les petits dispositifs de tests à utiliser au chevet du patient ou les dispositifs d'autodiagnostic pour les diabétiques en font partie. Le condensateur en cellulose biodégradable pourrait également être bien adapté à ce type d'applications.
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/ATS
