De l’électricité à partir de vibrations

Un chercheur Japonais de l’université de Kanazawa a mis au point un dispositif de la taille d’une pile bouton qui génère de l’électricité à partir des vibrations auxquelles il est soumis. Toshiyuki Ueno a obtenu une densité de puissance électrique d’environ 22 mW/cm3, soit 2O fois plus que les autres générateurs à partir de vibrations basés sur des matériaux piézoélectriques.

Vue du dispositif. L’objet parallélépipédique sur la photo est un aimant permanent. Crédit T. Ueno

Vue du dispositif. L’objet parallélépipédique sur la photo est un aimant permanent. Crédit T. Ueno

On aperçoit ici les deux enroulements dans lesquels est induite la tension. Crédit T. Ueno

On aperçoit ici les deux enroulements dans lesquels est induite la tension. Crédit T. Ueno

Montage de démonstration : la vibration d’une brosse à dents électrique suffit à alimenter une diode émettrice de lumière. Crédit T. Ueno.

Montage de démonstration : la vibration d’une brosse à dents électrique suffit à alimenter une diode émettrice de lumière. Crédit T. Ueno.

 

T. Ueno a utilisé un matériau présentant une forte magnétostriction (voir encadré), le Galfenol, alliage de fer et de gallium.

L’effet magnéto-mécanique, variation de susceptibilité magnétique avec la contrainte.

 

La magnétostriction, aussi appelée piézomagnétisme, désigne la propriété que possèdent les matériaux ferromagnétiques de se déformer sous l’effet d’un champ magnétique.L’effet inverse est l’effet magnéto-mécanique, modification de la susceptibilité magnétique en présence de contraintes mécaniques dans le matériau.

 

Les ferromagnétiques présentent aussi un effet magnétostrictif inverse, appelé effet magnéto-mécanique, qui se caractérise par la modification de la susceptibilité magnétique en présence de contraintes mécaniques dans le matériau. C’est cet effet qui est utilisé ici. La vibration crée une contrainte mécanique sur deux longues et fines tiges de Galfenol chargées de poids à leurs extrémités.

En présence d’un champ magnétique, la variation de susceptibilité magnétique entraîne une variation de l’aimantation qui induit une tension dans deux bobines enroulées sur les deux longues tiges de Galfenol. Le dispositif tient amplement dans un boitier de pile bouton.

Un tel système se prête très bien à l’alimentation de batteries de montres ou de téléphone portable par le mouvement des porteurs, mais on peut imaginer d’autres applications : par exemple l’utilisation des vibrations produites sur les autoroutes par le roulement des véhicules pour alimenter l’éclairage de la route ou des panneaux indicateurs lumineux.