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Le papier hydrogel plié en origami génère instantanément 110 volts d’électricité – Spectre IEEE

Le papier hydrogel plié en origami génère instantanément 110 volts d’électricité

Les chercheurs combinent des hydrogels imprimés en 3D et des origamis pour créer une source d’énergie électrique inspirée des anguilles

Papier de puissance d’hydrogel d’origami

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La technologie inspirée par les animaux est devenue électrique. Ces gels imprimés en 3D aux couleurs vives ont le potentiel de créer jusqu’à 110 volts d’électricité en un instant, semblable à l’anguille électrique.

Les rangées de petits points d’hydrogel sont remplies d’ions chargés positivement et négativement qui se combinent pour imiter la structure cellulaire d’une anguille électrique. L’impression et l’empilement de ces hydrogels produisent la plus grande quantité de tension, tandis qu’une connexion à une plus grande zone de contact produit le courant le plus élevé . Les scientifiques espèrent que ce système pourrait potentiellement conduire à un dispositif qui génère de l’énergie à l’intérieur du corps humain.

“L’anguille électrique est capable de créer de très, très grandes quantités de puissance. Et nous avons pensé que c’était remarquable “, a déclaré Anirvan Guha, l’un des chercheurs du projet , conçu à l’ Université de Fribourg en Suisse . “Nous avons donc commencé à réfléchir à la possibilité de créer un système capable de générer de l’électricité de la même manière.”

La capacité unique d’une anguille provient d’un organe spécialisé abritant des milliers de cellules appelées électrocytes. La composition chimique de ces cellules permet une charge positive ou négative. Les membranes environnantes contrôlent la charge en laissant passer les ions, en provoquant une réaction électrique ou en bloquant les ions et en ramenant l’organe à un état dormant neutre.

Lorsqu’une anguille est menacée ou qu’elle cherche une proie, une impulsion neurale est envoyée aux membranes dans les électrocytes, et des ions positifs envahissent les cellules. En une seconde, la tension électrique dans chaque cellule peut aller de zéro millivolts à 150 millivolts, produisant un total de jusqu’à 600 volts.

Ce nouveau générateur d’énergie fonctionne de la même manière.

Il utilise quatre types d’hydrogels différents pour imiter le système électrique de l’anguille. Un avec une concentration élevée en sel, un avec une faible concentration en sel, et deux membranes chargées, une négative et une positive.

La première tentative de mise en place de ce système a impliqué l’utilisation d’un échantillonneur automatique fluidique qui a poussé les gels en séquence dans des tubes. Plus il y a de gels dans une séquence, plus la tension est élevée. Mais les chercheurs n’ont pas pu construire une matrice assez longtemps pour produire la tension désirée.

Alors les chercheurs sont passés à l’impression 3D . Ils ont imprimé une séquence d’environ 2 500 gels sur deux feuilles de plastique de la taille d’un papier ordinaire. Quand ils ont connecté deux papiers gel, ils ont été capables de produire 110 volts de charge en quelques secondes.

C’était un énorme saut d’électricité par rapport à la méthode précédente, mais le courant était encore trop faible pour la plupart des applications pratiques.

Sur la suggestion d’un collègue, ils ont essayé de connecter les gels à travers un pli Miura-ori, un type de pli en origami qui permet aux gels de s’empiler sur une feuille pliée. Les gels se connectent simultanément à une grande surface de contact, ressemblant plus étroitement à la géométrie des cellules de l’anguille. Cette méthode a augmenté le courant et empêché le gaspillage d’énergie en réduisant le temps nécessaire pour que les gels se connectent.

Guha dit que lui et son équipe aimeraient trouver un moyen de rendre les hydrogels plus minces, ce qui permettrait un courant encore plus élevé. Ils imaginent qu’un jour ce système, ou un système similaire, pourrait être utilisé pour alimenter des dispositifs biologiques internes tels que des stimulateurs cardiaques.

“Parce que la source d’énergie est constituée de gradients ioniques”, dit Guha, “nous espérons pouvoir implanter l’un de ces dispositifs et maintenir la puissance des gradients ioniques dans le corps humain”.

Source: Le papier hydrogel plié en origami génère instantanément 110 volts d’électricité – Spectre IEEE

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