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Une batterie de montre intelligente extensible, pliable et plus puissante
Les montres intelligentes pourraient bientôt fonctionner plus longtemps grâce à des batteries extensibles et pliables.
Un chercheur démontre les propriétés électriques d'une batterie lithium-ion qui peut être étirée et pliée grâce au pliage en origami.
En utilisant une forme de la technique de pliage japonaise origami, les chercheurs ont montré qu'ils pouvaient faire en sorte que les batteries lithium-ion fabriquées de manière conventionnelle s'étirent et se plient suffisamment pour tenir à l'intérieur d'un bracelet de montre, où il y a plus de place pour stocker de l'énergie. En plus de stimuler les montres intelligentes, la méthode, qui, selon les inventeurs, est compatible avec les processus de fabrication standard, pourrait créer des batteries mieux adaptées à toutes sortes d'autres gadgets électroniques portables, comme les bandes de fitness qui suivent les données liées à la santé (voir Quelles sont les perspectives pour les biocapteurs flexibles ? ).
Les batteries des montres intelligentes d'aujourd'hui se trouvent derrière l'écran, partageant le petit espace avec tous les autres appareils électroniques qui font fonctionner la montre. Non seulement la batterie occupe une grande partie de l'espace disponible, mais elle a une capacité énergétique relativement faible - un obstacle au développement des montres intelligentes, selon Hanqing Jiang , professeur de génie mécanique et aérospatial à l'Arizona State University, qui a dirigé la recherche sur les batteries flexibles. Les montres d'aujourd'hui ne durent pas très longtemps : par exemple, la nouvelle montre Apple est mentionné ne durer que quelques heures s'il est activement utilisé pour exécuter des applications. La nouvelle technique pourrait aider à doubler la capacité énergétique des batteries, dit Jiang.
Les chercheurs ont utilisé leur batterie pliée pour alimenter une montre intelligente Samsung et ont montré qu'un élastique avec la batterie à l'intérieur peut se plier et s'étirer sans affecter les performances de la batterie.
Au cours de la dernière décennie, les chercheurs ont fait beaucoup de progrès dans la conception d'électronique extensible qui peut s'adapter à des surfaces et des formes courbes et dynamiques, comme celles du corps humain, sans dysfonctionnement. Cependant, la plupart ont impliqué l'utilisation de matériaux élastiques (voir Une batterie qui s'étire jusqu'à trois fois sa taille) et ne sont pas directement compatibles avec les installations de fabrication de batteries existantes.
Jiang a eu l'inspiration d'appliquer l'origami au problème lorsqu'il a remarqué qu'un motif de pliage particulier, appelé pliage de Miura, ressemblait étroitement à un motif qu'il avait déjà vu dans du silicium à l'échelle nanométrique, ce qui lui permettait de se déformer et de s'étirer lorsqu'il était attaché à la surface d'un matériau en caoutchouc élastique (voir feuilles de silicone extensible). L'année dernière, lui et ses collègues démontré batteries lithium-ion pliables basées sur le pliage Miura. Mais les applications pratiques de cette conception sont limitées car la batterie ne peut s'étirer que de son état plié à son état plat et déplié, et la forme pliée a des surfaces inégales qui la rendent inadaptée à quelque chose comme un bracelet de montre, dit-il.
Pour créer un facteur de forme plus compatible, le groupe a décidé d'utiliser le kirigami, une variante de l'origami qui implique la découpe en plus du pliage. Jiang et ses collègues ont maintenant démontré qu'en faisant des coupes dans le sens de la largeur le long des différentes couches de matériau avant de les stratifier ensemble, puis en tordant ou en pliant la structure de manière prescrite, ils peuvent fabriquer des batteries qui s'étirent. L'étirement résulte de la rotation qui se produit au niveau des coupes, et l'appareil maintient une épaisseur constante lorsqu'il est étiré, contrairement aux conceptions précédentes basées sur l'origami.
En plus de démontrer la batterie dans une véritable montre intelligente, les chercheurs ont testé les formes compactes et étirées pour confirmer qu'elle conserve ses caractéristiques électrochimiques et mécaniques après de nombreux cycles, et ils ont montré que la rotation lors de l'étirement ne provoque pas de rupture de la structure. Jiang dit que l'objectif de son groupe est de commercialiser la technologie et qu'il affine actuellement l'emballage de la batterie pour résoudre certains problèmes liés à la sécurité. Il dit également que la technique kirigami est applicable à d'autres types d'appareils électroniques en plus des batteries, comme les capteurs et les supercondensateurs.