Lorsque la Jeep a roulé, ses lumières LED ont commencé à clignoter. Mais au lieu que la batterie du jouet alimente les phares, comme on pouvait s'y attendre, un nanogénérateur sur les pneus de la Jeep a recueilli l'énergie de friction nécessaire pour les alimenter.
Développé par des ingénieurs de l’Université du Wisconsin de Madison et de l’Université de Zhengzhou en Chine, ce nanogénérateur pourrait éventuellement rendre les vraies voitures plus efficaces. En plaçant des électrodes sur les pneus, les scientifiques ont trouvé le moyen de capter l'énergie du potentiel électrique changeant entre les pneus et la route. Ce type d’énergie est normalement gaspillé, mais les nanogénérateurs permettent de la récolter et de la rediriger vers la batterie de la voiture, ont-ils récemment rapporté dans le journal Nano Energy .
«Cela me passionne beaucoup», a déclaré Xudong Wang, chef de projet, professeur associé de science des matériaux et d'ingénierie à l'université.
Le nanogénérateur fonctionne sur un principe appelé effet triboélectrique, explique Wang. L'effet triboélectrique est la charge qui résulte du frottement de certains types de matériaux. Le choc statique que vous ressentez après avoir frotté vos pieds sur un tapis en est un exemple, tout comme la charge que génèrent les pneus de voiture en caoutchouc et les routes en asphalte lorsqu'ils entrent en contact.
L'équipe de Wang expérimente des nanogénérateurs, des électrodes qui convertissent l'énergie mécanique en électricité, depuis plusieurs années. Les chercheurs placent des électrodes de quelques centimètres de long sur la surface des pneus de la voiture afin de capter l'énergie et de la rediriger vers la batterie de la voiture. Wang aimerait en fin de compte que la technologie améliore l'efficacité des voitures électriques.
«Nous pouvons probablement améliorer le kilométrage de 10%», explique Wang. "Je pense que toutes les voitures électriques voudront cela."
Le projet devra encore être développé avant que les constructeurs automobiles puissent acheter. Les pneus de voiture devront être repensés de manière significative pour intégrer les nanogénérateurs. Avec le jouet Jeep, des pièces d’électrodes étaient simplement posées sur la surface des pneus. Mais dans une vraie voiture, ce placement signifierait que les électrodes seraient usées presque immédiatement. Wang envisage une conception de pneu intégrant les électrodes directement dans la bande de roulement. Mais il s’agit d’une refonte majeure de la conception qui prendra du temps et de l’argent. Wang prévoit de travailler avec des ingénieurs pour déterminer le meilleur modèle de pneu.
«Je souhaite concevoir la configuration et voir quelle est l'efficacité maximale que nous pouvons atteindre», déclare Wang.
Le jouet Jeep avec des nanogénérateurs sur ses pneus (UW-Madison College of Engineering) Wang pense que les nanogénérateurs seront prêts à être utilisés dans le monde réel au cours des dix prochaines années. Le moment exact dépendra de la difficulté de concevoir différents pneus et des types de véhicules les plus intéressés par l’application de la technologie.
Il existe de nombreuses applications différentes pour les nanogénérateurs triboélectriques [TENG], explique Wang. La plupart des recherches sur les nanogénérateurs sont effectuées en Europe ou en Asie, où les chercheurs étudient les TENG dans divers supports. Une équipe du Georgia Institute of Technology et de deux universités chinoises a mis au point un nanogénérateur à base de papier pouvant être enroulé pour récolter l’énergie des ondes sonores. Le nanogénérateur pourrait être placé dans un téléphone portable afin de récupérer l’énergie des voix humaines. Une autre équipe a mis au point un nanogénérateur pouvant être inséré dans une chaussure pour exploiter l’énergie de la marche. L'invention pourrait potentiellement alimenter de petits appareils électroniques, voire même éventuellement prêter son énergie au réseau. Un TENG transparent nouvellement inventé capture le pouvoir de l'eau qui coule. Il pourrait être intégré dans les fenêtres de la voiture ou de la maison pour utiliser l'énergie de la pluie, l'énergie cinétique de la pluie qui tombe.
Si prometteurs que soient les TENG, il y a relativement peu de scientifiques américains qui poursuivent actuellement ce type de recherche, a déclaré Wang.
"Les investisseurs et le gouvernement fédéral doivent réfléchir davantage aux [TENG]", a déclaré Wang. "Il existe de nombreuses façons d'économiser de l'énergie."
