Légende : Des chercheurs ont utilisé un laser pour inscrire des motifs conducteurs sur du cuir, créant ainsi des micro-supercondensateurs capables de stocker de l’énergie et de contribuer à lisser les signaux électriques. Crédit : Dong-Dong Han, Université de Jilin
Des chercheurs ont mis au point une méthode simple et écologique permettant de transformer du cuir naturel en dispositifs énergétiques flexibles et portables grâce à un laser. Cette nouvelle approche pourrait ouvrir la voie à des appareils électroniques portables plus durables.
« Grâce à un laser, nous inscrivons directement des motifs conducteurs sur du cuir tanné végétal pour créer des micro-supercondensateurs capables de stocker de l’énergie et de stabiliser les signaux électriques, ce qui améliore la fiabilité des dispositifs électroniques portables », explique Dong-Dong Han, chef de l’équipe de recherche de l’université de Jilin en Chine. « Contrairement aux dispositifs classiques qui utilisent des matériaux synthétiques et des procédés complexes et chimiques, notre approche repose sur un matériau naturel et hypoallergénique, ainsi que sur une méthode de fabrication en une seule étape. »
Dans la revue Optics Letters du groupe Optica Publishing, les chercheurs présentent cette nouvelle technique en créant des microsupercondensateurs sur du cuir selon différents motifs, notamment un tigre, un dragon et un lapin.
« Les micro-supercondensateurs sont parfaitement adaptés aux dispositifs électroniques portables, flexibles et confortables, car ils sont fabriqués à partir de matériaux souples et peuvent être façonnés librement et intégrés directement dans les produits », a déclaré Han. « Par exemple, un bracelet de montre connectée pourrait stocker et réguler l’énergie au lieu de dépendre d’une batterie rigide, ce qui rendrait l’appareil plus fin et plus confortable. Cette technologie pourrait également être utilisée dans des capteurs cutanés, des vêtements intelligents ou d’autres accessoires du quotidien alimentant de petits appareils électroniques. »
Électronique portable durable
Les travaux présentés dans cet article s’inscrivent dans un projet de recherche plus vaste portant sur la fabrication laser de précision de microdispositifs sur des surfaces complexes. Les chercheurs ont constaté que la technique laser qu’ils expérimentaient pouvait également être appliquée à des matériaux courants comme le cuir afin de répondre à un autre enjeu : l’impact environnemental des dispositifs électroniques portables.
Ils ont mis au point un procédé qui utilise un morceau de cuir tanné végétal, un matériau naturel transformé à partir d’extraits végétaux, et un laser CO₂ pour y inscrire directement des motifs conducteurs. Le laser transforme ainsi le cuir en carbone conducteur en une seule étape. En ajustant les paramètres du laser, les chercheurs peuvent contrôler les propriétés du carbone sans recourir à des étapes de fabrication complexes, ce qui ouvre la voie à la production simple et à grande échelle de dispositifs fonctionnels.
Légende : Les chercheurs font la démonstration des microsupercondensateurs en les utilisant pour alimenter une montre électronique. Crédit : Dong-Dong Han, Université de Jilin
Les motifs conducteurs servent d’électrodes qui permettent aux ions positifs et négatifs de s’accumuler à leur surface pendant la charge, puis de se libérer rapidement en cas de besoin, permettant ainsi à l’appareil de stocker de l’énergie et de lisser les signaux électriques pour assurer un fonctionnement stable des appareils électroniques.
« Notre méthode remplace les substrats plastiques par un matériau renouvelable, simplifie la fabrication en une seule étape laser sans produits chimiques ni procédés en salle blanche, et combine le stockage d’énergie et le filtrage du signal dans un seul dispositif », a déclaré Han. « Bien que certaines approches puissent atteindre de meilleures performances sur des critères spécifiques, elles s’accompagnent souvent d’une plus grande complexité ou d’un coût environnemental plus élevé. »
Micro-supercondensateurs durables et pratiques
Les tests de cette nouvelle méthode laser ont démontré que la surface traitée devient conductrice et poreuse, permettant un stockage d’énergie efficace. Les chercheurs ont également montré que les motifs conducteurs conservaient des performances stables sur de nombreux cycles de charge-décharge et fonctionnaient correctement à la fréquence standard de 60 Hz utilisée dans l’électronique courante.
Pour illustrer les applications pratiques, ils ont utilisé les micro-supercondensateurs pour alimenter des LED et une montre électronique. Ils ont également démontré que ces micro-supercondensateurs pouvaient être fabriqués selon des formes personnalisées sans perte de fonctionnalité.
Les chercheurs travaillent actuellement à perfectionner les micro-supercondensateurs afin d’améliorer leurs performances, leur durabilité et leur filtrage, dans le but d’obtenir un comportement plus proche de celui d’un condensateur idéal aux fréquences courantes. Ils optimisent également le procédé laser et les matériaux pour garantir une stabilité à long terme face à la transpiration, l’humidité et les flexions répétées, tout en œuvrant à l’intégration de ces dispositifs dans des systèmes portables tels que des patchs de surveillance de la santé autonomes.
