Des nano fils de niobium pour nos objets connectés

01 juin 2018 à 15h36
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Dans la grande famille des technologies wearable, il est une difficulté majeure, outre l'hasardeuse traduction du terme chez nous (portable ? mettable ? endossable ? certains suggèrent même habitronique) : le problème de l'alimentation. Si la plupart des composants savent se faire discrets, la batterie, elle, n'est pas compactable outre mesure. C'est là qu'intervient l'invention de chercheurs du MIT : un câblage à base de nano fils électriques de niobium, pour doper des super-condensateurs, et in fine nos objets connectés.

Le niobium, qu'est-ce que c'est ? C'est un minerai « rare » de la famille du tantale, lequel est utilisé dans la fabrication de condensateurs, des petits composants qui ont pour rôle d'accumuler et de libérer des charges électriques brèves mais intenses. Le Niobium a des propriétés similaires au tantale, et même s'il est principalement utilisé dans des alliages d'aciers, c'est aussi un supra-conducteur. « Les chercheurs spécialisés dans les nanotechnologies travaillent depuis longtemps pour tenter d'améliorer les performances des super-condensateurs, en utilisant notamment des nano-particules à base de carbone et de graphène. » déclare Seyed M. Mirvakili, étudiant en doctorat au MIT. « Mais si ces matériaux ont donné des résultats prometteurs, ils souffrent tous d'une relativement faible conductivité électrique » Le niobium est cent fois plus conducteur que les autres nano technologies déjà testées. Mais à quoi bon ?

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Seyed M. Mirvakili, Crédit photo MIT

L'idée derrière tout cela, c'est qu'il faut réussir à réduire la taille des batteries pour rendre les technologies embarquées plus confortables. Notamment dans les secteurs en pleine croissance de la santé et du suivi d'activité. Ces appareils doivent et devront de plus en plus être capables de télétransmettre des informations en Wi-Fi ou toute autre technologie sans fil, de manière autonome. Mais les piles boutons qu'on utilise aujourd'hui ont une capacité très limitée pour exécuter ce genre de tâches. Tâches qui sont demandeuses en énergie, avec des pics conséquents mais sur des durées courtes. D'où la proposition d'une alternative à la simple batterie qui serait donc une batterie complétée d'un super-condensateur. Ian W. Hunter, professeur en Ingénierie mécanique au MIT, résume le concept ainsi : « la batterie pour le long terme et les fonctions nécessitant peu d'énergie, et le condensateur pour des décharges rapides et puissantes. Pareille combinaison devrait permettre soit d'accroître la portée du signal de l'appareil, soit - et c'est probablement plus important pour le marché - de significativement réduire leurs tailles. »

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Grâce aux super-condensateurs à base de nano fils de niobium, on pourrait réduire la taille des objets connectés de 30 %. Les chercheurs ajoutent que le niobium étant très flexible, il pourrait entrer dans la confection d'étoffes. Chaque nano fil ne mesure que 140 nm de diamètre, soit un millième du diamètre d'un cheveu. Il reste maintenant à passer d'un niveau de production en laboratoire à une véritable manufacture, notamment pour des vêtements intelligents. Comme le coût de fabrication est supposé abordable, le minerai étant déjà bien exploité, peut-être que cette découverte se traduira en faits plus vite qu'on ne le pense.
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