Breaking news

Des chercheurs développent de nouveaux générateurs magnétoélastiques portables

Des chercheurs développent de nouveaux générateurs magnétoélastiques portables
Des chercheurs développent de nouveaux générateurs magnétoélastiques portables

1 octobre 2021Commenté par Bethan Davies

Un groupe de bio-ingénieurs de la Samueli School of Engineering de l’Université de Californie à Los Angeles a développé un nouveau dispositif bioélectrique auto-alimenté souple et flexible.

Générateur magnétoélastique auto-alimenté, extensible et étanche conçu par l’UCLA pour la bioélectronique. Crédit d’image : Jun Chen/UCLA.

La technologie vise à convertir les mouvements du corps humain, comme déplacer un coude ou des mouvements subtils comme le pouls au poignet, en électricité qui pourrait être utilisée pour charger des capteurs de diagnostic portables et implantables.

Les chercheurs ont découvert que l’effet magnétoélastique, qui est la variation du nombre de matériaux magnétisés lorsque de minuscules aimants sont constamment rapprochés et séparés par une pression mécanique, existe dans un système souple et flexible, pas spécifiquement rigide.

Pour valider leur théorie, l’équipe a utilisé des aimants microscopiques dispersés dans une matrice de silicone mince comme du papier pour produire un champ magnétique dont la force change à mesure que la matrice ondule. L’électricité est générée car il y a un changement dans la force du champ magnétique.

La découverte complète, le modèle théorique sous-jacent à la percée et la démonstration ont été présentés dans une étude publiée dans la revue Matériaux naturels, également souligné dans le journal La nature.

Notre découverte ouvre une nouvelle voie pour les technologies énergétiques, de détection et thérapeutiques pratiques qui sont centrées sur le corps humain et peuvent être connectées à l’Internet des objets. Ce qui rend cette technologie unique, c’est qu’elle permet aux gens de s’étirer et de bouger avec confort lorsque l’appareil est pressé contre la peau humaine, et parce qu’elle repose sur le magnétisme plutôt que sur l’électricité, l’humidité et notre propre sueur ne compromettent pas son efficacité..

Jun Chen, directeur d’étude et professeur adjoint de bio-ingénierie, Samueli School of Engineering, Université de Californie-Los Angeles

L’équipe dirigée par Chen a développé un petit générateur magnétoélastique flexible – similaire à la taille d’un quartier américain – à partir d’une matrice polymère de silicone catalysée au platine et de nano-aimants néodyme-fer-bore. De plus, il a été monté sur le coude d’un sujet à l’aide d’une bande de silicone souple et extensible.

Les chercheurs ont observé un effet magnétoélastique quatre fois plus fort que des configurations de taille similaire avec des alliages métalliques rigides. Enfin, l’appareil a produit un courant électrique de 4,27 mA/cm2, qui, par rapport à la prochaine meilleure technologie, offre des performances 10 000 fois supérieures.

Le générateur magnétoélastique est suffisamment sensible pour convertir les ondes de pouls humains en signaux électriques et fonctionne comme un moniteur de fréquence cardiaque autonome et étanche. Il est également possible d’utiliser l’électricité générée pour alimenter de manière durable d’autres appareils portables, tels que des capteurs de sueur ou un thermomètre.

Les travaux existants visent à fabriquer des générateurs portables qui récupèrent l’énergie des mouvements du corps humain pour alimenter des capteurs et d’autres appareils, mais le manque d’aspects d’application pratique constitue un défi pour le progrès. Par exemple, l’absence de flexion des alliages métalliques rigides à effet magnétoélastique rend inefficace la compression contre la peau et génère des niveaux de puissance significatifs pour des applications viables.

D’autres appareils qui dépendent de l’électricité statique ne génèrent pas suffisamment d’énergie. Les performances du système peuvent également diminuer dans des conditions humides ou lorsque la peau transpire. Les tentatives d’encapsulation des dispositifs pour empêcher l’eau d’entrer ont entraîné une diminution de l’efficacité du dispositif. Cependant, les nouveaux générateurs magnétoélastiques portables de l’UCLA ont obtenu de meilleurs résultats lors des tests, même après avoir été trempés dans de la transpiration artificielle pendant une semaine.

Le groupe de développement technologique de l’UCLA a déposé le brevet de l’appareil.

Référence de la revue :

Zhou, Y., et al. (2021) Effet magnétoélastique géant dans les systèmes mous pour la bioélectronique. Matériaux naturels. doi.org/10.1038/s41563-021-01093-1.

Source : https://www.ucla.edu/

 
For Latest Updates Follow us on Google News
 

PREV La sonde euro-japonaise BepiColombo volera par Mercury vendredi
NEXT Notre système solaire a peut-être une planète cachée au-delà de Neptune – non, pas celle-là
----