Imaginez que vous faites de la randonnée en montagne quand une tempête de neige se déclare Malgré votre manteau chaud, la température de votre corps commence à baisser. Mais n'ayez crainte. Les capteurs de température dans le manteau vous sentent plus froid, activant les éléments chauffants intégrés au tissu. Parfaitement bien au chaud, vous continuez votre randonnée.
Cela semble être une bonne idée, non? Pourquoi n'est-ce pas une réalité? En un mot, les piles. La technologie des batteries n'a pas évolué aussi rapidement que la technologie portable, ce qui signifie que les technologies portables (montres intelligentes, suiveurs de condition physique, capteurs médicaux intégrés aux vêtements) doivent être équipées de batteries volumineuses ou être branchées pour se charger à intervalles réguliers.
Des chercheurs britanniques ont mis au point un nouveau développement susceptible de déboucher sur une solution: un dispositif flexible en forme de pile, constitué de graphène et pouvant être imprimé directement sur presque tout.
"Vous pouvez imprimer les piles sur un support flexible comme des textiles", explique Mohammad Nazmul Karim, chercheur à l'Institut national du graphène de l'université de Manchester. "Et il peut être chargé très rapidement."
Les dispositifs, récemment décrits dans le journal 2D Materials, ne sont techniquement pas des batteries, mais des supercondensateurs, qui stockent de l’énergie sur leurs surfaces par charge statique. Elles peuvent être chargées extrêmement rapidement par rapport aux batteries, en quelques secondes plutôt qu'en quelques minutes ou quelques heures, et ne perdent pas leurs capacités de stockage d'énergie au fil du temps, même après des millions et des millions de charges.
Les supercondensateurs développés par Karim et son équipe sont fabriqués à partir de graphène, un réseau de carbone bidimensionnel de seulement un atome d'épaisseur. Les chercheurs ont utilisé une technique de sérigraphie de base pour imprimer un supercondensateur flexible d’encre à base d’oxyde de graphène sur un tissu en coton. Le tissu peut être porté, étiré et même jeté au lavage sans détruire les capacités de charge du supercondensateur.
«Si vous avez un morceau de tissu et que vous appliquez du graphène sur ce tissu, cela ne le rend pas seulement conducteur, il le rend également plus fort», explique Karim.
Le graphène peut être étiré jusqu'à 20% plus grand que sa taille d'origine sans se briser. C’est l’une des raisons pour lesquelles il est considéré comme si prometteur pour les appareils portables, qui doivent bouger avec le corps.
L'objectif initial de l'équipe est d'utiliser les supercondensateurs en graphène pour les capteurs médicaux: moniteurs cardiaques portables, capteurs de température et capteurs EEG pour surveiller le sommeil et d'autres activités cérébrales. Cela pourrait se produire d’ici deux ou trois ans, selon Karim. D'autres utilisations, comme la charge de votre téléphone portable, des ordinateurs portables, même la veste de stabilisation de la température que j'ai décrite, seraient beaucoup plus avancées.
La technologie vestimentaire - des montres intelligentes aux suiveurs de condition physique, en passant par les caméras portables et les capteurs médicaux intégrés aux vêtements - est une grosse affaire. Une analyse récente réalisée par CCS Insight indique que le secteur représentera environ 34 milliards de dollars d’ici à 2020. Toutefois, la facturation est un problème constant pour les développeurs de technologies vestimentaires. Personne ne veut enlever son bracelet pour recharger au milieu de la journée. La recherche de meilleures batteries et de solutions de charge alternatives dure donc depuis des années. De nombreuses entreprises ont misé sur le chargement sans fil, qui constitue l’avenir des technologies vestimentaires: vous pouvez simplement entrer dans votre cuisine et faire charger votre appareil par un chargeur sans fil accroché au mur pendant que vous préparez le dîner, sans même le retirer. Mais la technologie en est encore au stade du développement et les consommateurs ont tardé à se familiariser avec les chargeurs sans fil relativement lents et coûteux du marché.
Karim avertit que le graphène n’est pas non plus une solution miracle.
«Il y a beaucoup de battage publicitaire autour du graphène et nous devons faire attention», dit-il.
Un défi majeur consiste à fabriquer de grandes quantités de graphène de haute qualité. Il est facile et peu coûteux de produire du graphène de qualité inférieure, ce qui convient à certaines applications. Mais la meilleure qualité de graphène reste chère et laborieuse à produire, un problème sur lequel travaillent les chercheurs.
«Maintenir la haute qualité de graphène en quantité modulable est un énorme défi», déclare Karim.
Un autre inconvénient du graphène est qu’il ne conduit pas l’électricité aussi bien que les métaux. Ainsi, alors que les supercondensateurs à base de graphène sont forts et flexibles, ainsi que relativement écologiques, les supercondensateurs en argent ou en cuivre sont plus conducteurs. Selon l'utilisation, l'un ou l'autre peut être préférable.
Alors surveillez cet espace. Dans une décennie ou deux, nous pourrions décrire le nouveau manteau d’hiver à supercondensateurs en graphène, parfait pour votre prochain voyage dans l’Himalaya.
