Les avancées des composites piézoélectriques permettent de capter et d’interpréter l’énergie cinétique

Dans un article précédent, nous avons abordé les matériaux piézoélectriques, qui restent enveloppés d’obscurité auprès du grand public malgré leur utilisation courante dans diverses industries.  En coulisses, ce n’est pas le cas, car les scientifiques travaillent d’arrache‑pied à développer de nouveaux composites piézoélectriques toujours plus efficaces, prêts à ouvrir de nouvelles applications où l’énergie cinétique doit être captée et surveillée.

Cela a été récemment mis en avant dans un article publié dans la Wiley Online Library, qui a présenté le développement et l’intégration d’un composite piézoélectrique flexible dans du matériel sportif dans le but d’offrir des capteurs sans batterie surveillant les impacts, les pas et plus encore.  Le composite a été développé avec succès grâce à l’utilisation de fibres de carbone unidirectionnelles, employées comme renfort afin de conférer au matériau piézoélectrique la durabilité nécessaire pour des applications réelles.

Un rappel

Alors que notre compréhension de la science des matériaux continue de croître, le potentiel des matériaux dotés de propriétés piézoélectriques augmente également.  Dans cet esprit, voici un rappel sur le fonctionnement des matériaux piézoélectriques.  Ce qui suit est un extrait d’un de nos articles précédents portant sur ces substances utiles.

Les matériaux piézoélectriques nous permettent de capter l’énergie cinétique en transformant la force en charge électrique.  Définie pour la première fois par les frères Curie en 1880, la piézoélectricité est devenue un principe fondamental exploité dans la technologie moderne.

La piézoélectricité désigne la capacité d’une substance à produire une charge électrique lorsqu’une contrainte mécanique est appliquée. Cette charge électrique est générée par une asymétrie forcée.  Dans les matériaux piézoélectriques, les charges positives et négatives sont séparées les unes des autres tout en restant alignées selon un motif symétrique.  Lorsqu’une contrainte mécanique est appliquée à la substance, cette symétrie est rompue, entraînant la production d’une charge électrique.

Phase bêta du PVDF.

Une autre propriété unique de ces matériaux est la nature aléatoire et la présence de domaines de Weiss (orientés magnétiquement sans influence magnétique externe).

Il a ensuite été découvert que ces mêmes matériaux manifestaient une propriété inverse directe à l’effet électrique.  Il a été constaté que si une charge électrique était appliquée au matériau, une déformation mécanique répétable se produisait dans le matériau.  Cette découverte a conféré une grande utilité à ces matériaux, doublant essentiellement leurs cas d’utilisation potentiels.

Au CES 2024

DeRUCCI Group a présenté une nouvelle gamme de technologies pour la santé du sommeil, incluant des matelas intelligents et diverses autres solutions IoT (Internet des objets) conçues pour un sommeil plus sain.  Ces matelas intègrent des fonctionnalités avancées telles que des capteurs de sommeil/santé basés sur l’IA et des unités de soutien d’air avec des capteurs céramiques piézoélectriques, qui, combinés à une surveillance du sommeil par IA, permettent des ajustements automatisés de la hauteur et de la fermeté.

Goertek Inc. a également fait sensation avec une gamme diversifiée de produits lors de l’événement.  Parmi ses offres figuraient des avancées en électronique automobile, dont une console centrale embarquée intégrant une technologie de retour tactile piézoélectrique. Cette innovation représente un pas en avant dans l’amélioration de l’expérience interactive dans les véhicules.

Boreas Technologies a présenté un produit innovant dans le domaine de la robotique, spécifiquement ses « Boutons haptiques piézoélectriques à l’état solide Boréas ».  Ce produit est décrit comme représentant une avancée significative dans la technologie haptique, utilisant des matériaux piézoélectriques pour créer une expérience utilisateur plus tactile et réactive.

Ces produits soulignent la nature polyvalente des matériaux piézoélectriques à travers différents secteurs, démontrant leur importance croissante dans le développement de technologies intelligentes et réactives.