La prochaine génération de smartwatches pourrait être alimentée par la chaleur du corps, grâce à un nouveau matériau

Plus de 60 % de l'énergie mondiale est perdue sous forme de chaleur résiduelle. Pour capter cette énergie perdue, une équipe de recherche de l'Institut de chimie de l'Académie chinoise des sciences a créé un matériau très souple qui convertit directement la chaleur en électricité sans produire de pollution. Publié dans la revue Science, le nouveau polymère thermoélectrique poreux hiérarchique irrégulier offre une solution d'alimentation continue pour les appareils portables tels que les smartwatches, en exploitant les différences de température ambiante, comme la chaleur corporelle.

Pour que ces matériaux fonctionnent efficacement, ils doivent bien conduire l'électricité tout en empêchant la chaleur de s'échapper. Traditionnellement, les plastiques souples ne parviennent pas à trouver cet équilibre. Les chercheurs ont résolu ce problème en mélangeant un polymère avec un agent séparateur, qui a ensuite été retiré pour créer un réseau de trous microscopiques et nanométriques de forme aléatoire. Cette structure semblable à une éponge bloque physiquement les vibrations microscopiques qui transportent normalement la chaleur à travers un solide, réduisant ainsi efficacement la perte de chaleur de 72 %.

Simultanément, les espaces confinés au sein de la structure poreuse obligent les molécules de polymère à se regrouper beaucoup plus étroitement et proprement qu'à l'accoutumée. Cet alignement structurel amélioré crée des canaux très efficaces pour le déplacement des charges électriques, ce qui augmente la mobilité électrique d'au moins 25 %.

En réussissant à démêler le flux thermique du flux électrique, le film optimisé a atteint un score d'efficacité record - connu sous le nom de chiffre de mérite thermoélectrique - de 1,64 à environ 70 degrés Celsius. Il s'agit d'une nouvelle référence, qui dépasse le précédent record de 1,28 pour les polymères et qui surpasse même les matériaux inorganiques flexibles. Contrairement aux matériaux haute performance traditionnels qui nécessitent une préparation complexe, les chercheurs affirment que ce nouveau film peut être fabriqué à grande échelle et à faible coût à l'aide de techniques simples d'enduction par pulvérisation, comparables à l'impression d'un journal.