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Energies renouvelables
(et curiosités énergétiques)
Un moteur actionné par du plastique sensible à la lumière!
août 2008
2/ http://www.futura-sciences.com
| Sans autre apport d'énergie
que la lumière, ce petit moteur tout en plastique se met à
tourner... Mis au point au Japon, ce prototype utilise des élastomères
cristaux liquides, matériaux très particuliers capables de
se déformer sous l'effet de la chaleur ou de la lumière,
une propriété qui évoque celle des cristaux piézo-électriques.
Ses inventeurs rêvent tout haut d'une version capable de déplacer
une voiture...
Pierre-Gilles de Gennes aurait aimé. En 1975, il publiait une étude sur des polymères étranges, baptisés élastomères cristaux liquides, ou LCE (liquide-cristal elastomeres). Flexibles comme le caoutchouc, ils peuvent changer d'état, ou phase, comme les cristaux liquides. Leurs molécules, des polymères présentant une forte anisotropie, s'alignent en effet entre elles de différentes manières et on retrouve les états connus des cristaux liquides : smectique, nématique et cholestérique. L'énergie apportée par la lumière ou la chaleur peut les faire passer d'un état à un autre. On parle de transition de phase. Or, les propriétés mécaniques diffèrent selon ces états. Voilà donc des matériaux que l'on pourrait déformer à volonté de manière réversible par le simple effet de la lumière ou de la chaleur. Cette caractéristique n'est pas sans évoquer le cas des cristaux piézo-électriques, déformés par un courant électrique ou, à l'inverse, produisant un peu d'électricité sous une contrainte mécanique. Des nombreux travaux ont abouti à une grande variété de LCE et on les dit promis à un bel avenir dans une grande variété d'applications: capteurs de températures, valves, micro-pompes, actuateurs, et même petits moteurs. |
Bientôt une mécanique organique?
Au Japon, Tomiki Ikeda et l'équipe de son laboratoire (Tokyo Institute of Technology) a fabriqué le premier moteur utilisant des élastomères cristaux liquides. Ce petit dispositif, large d'environ 1,5 centimètre, est constitué de deux poulies réunies par une courroie constituée d'une couche de LCE (contenant de l'azobenzène) sur une couche de polymère. Cet élastomère a la propriété de se contracter ou au contraire de s'étendre sous l'effet de rayons lumineux selon leurs longueurs d'onde. Le moteur réalisé par les chercheurs japonais se met en action sous l'effet deux sources lumineuses, l'une dans l'ultraviolet et l'autre dans le visible, touchant la courroie en deux endroits différents. D'un côté, l'énergie de la lumière visible produit une extension de la courroie et les UV provoquent de l'autre côté une contraction. Le résultat est une rotation continue. L'énergie lumineuse a ainsi été directement transformée en un mouvement mécanique. Au bout de trente heures de fonctionnement, affirme le chercheur japonais, la résistance mécanique de la courroie restait intacte. La vitesse maximale de rotation n'est que de 1 tour par minute et il reste encore beaucoup de travail. Confiant, Tomiki Ikeda explique au magazine Nanowerk que l'on pourrait obtenir bien d'autres mouvements que la rotation. Les élastomères cristaux liquides peuvent effectivement être déformés de différentes manières. C'est en quelque sorte une nouvelle mécanique qui est en train de naître, reposant uniquement sur des matériaux organiques. On peut penser aux nanotechnologies car les dimensions pourraient être beaucoup plus petites. Mais Tomiki Ikeda espère agrandir son moteur et imagine même des voitures mues par l'énergie solaire, directement transmise aux roues... |
| Une équipe
de chercheurs dirigée par le professeur Ikeda Tomiki du "Tokyo Institute
of Technology" a mis au point ce que l'on pourrait nommer "le premier
moteur plastique alimenté directement et uniquement par la lumière".
Contrairement à l'énergie solaire qui utilisent les cellules photovoltaïques pour convertir la lumière du soleil en énergie électrique , ce type de moteur convertit la lumière directement en énergie mécanique, grâce à une courroie faite d'un élastomère spécial dont la structure moléculaire augmente ou se contracte, en fonction de la longueur d'onde de la lumière. Ikeda a commencé à travailler sur le moteur activé par la lumière à partir de 2003, après la découverte d'un composé contenant de l'azobenzène, un plastique qui se contracte en cas d'exposition à la lumière ultraviolette et qui reprend sa forme originale lorsqu'il est exposé à la lumière visible. L'équipe du professeur a alors recherché le meilleur moyen d'utiliser le matériel dans un moteur afin de convertir directement la lumière en mouvement. |
Pour vérifier
si le matériel pouvait être utilisé comme une source
d'énergie mécanique, les chercheurs ont utilisé un
film de polyéthylène pour créer une courroie de 0,08
millimètre d'épaisseur, qu'ils ont bouclé autour d'une
paire de roues. En braquant de la lumière ultraviolette sur la courroie
près de la petite roue et de la lumière visible près
de la grande roue, celle-ci est entrée en action et a commencé
à faire tourner les roues. La plus grande roue a enregistré
une vitesse d'un tour par minute.
Selon les chercheurs, le film demeure 4 fois plus élastique que la force musculaire humaine, et sa force reste inchangée, même après des contractions et des dilatations répétées toutes les 7 secondes pendant 30 heures. Il espère un jour voir ce matériau, pourquoi pas dans le domaine de l'automobile et autres machines à moteur. Les résultats de la recherche ont été publiés le 19 Juillet, dans l'édition allemande du journal de la chimie Angewandte Chemie. Traduction Enerzine - pinktentacle |
