Oxydes PiézoélectrIques pour la récupérAtion et Conversion d’Energie
Financement : Contrat postdoctoral de 12 mois
Contacts : Didier FASQUELLE (UDSMM, ULCO), Nathalie LEMEE (LPMC, UPJV)
Le développement des objets connectés (Internet of Things), va nécessiter le développement de capteurs sans fils qui pourront permettre des applications de suivi et d’intelligence distribuées dans les secteurs industriels des transports, des bâtiments, de la santé et de l’environnement. Toutefois les batteries utilisées aujourd’hui pour alimenter ces capteurs limitent leur durée de vie et requièrent une intervention pour leur remplacement une fois épuisées. L’utilisation de micro-générateurs piézoélectriques pourraient permettre de les rendre autonomes. La piézoélectricité permet de produire de l’électricité grâce à une pression exercée sur un matériau piézoélectrique. Cette propriété peut être exploitée dans des systèmes de récupération d’énergie vibratoire, qui génèrent de l’électricité à partir des vibrations ambiantes/ Par mi les matériau inorganiques, le titano-zirconate de plomb (PZT) est à ce jour le matériau piézoélectrique le plus performant. Le succès croissant du PZT pose des problèmes sanitaires et environnementaux en raison du plomb que ces matériaux contiennent. Dès 2003, l’U.E. a voté des directives concernant la gestion de déchets d’équipements électriques et électroniques en fin de vie (WEEE) et leurs restrictions (substances dangereuses, RoHS). Dans ce contexte, nous proposons de mener une étude sur l’optimisation des propriétés de couches minces à base de matériaux piézoélectriques fonctionnant en convertisseur d’énergie à basse puissance (récupération d’énergie) pour l’alimentation électrique d’applications portables innovantes. L’objectifs opérationnel vise à réaliser des dispositifs de poutre vibrante supportant des films de matériaux piézoélectriques sans plomb. Une étude sera menée pour comparer les propriétés fonctionnelles de films, pour deux familles de matériaux piézoélectriques à savoir(1-x) Bi0,5Na0,5TiO3 – x BaTiO3 (BNTBT) et BaxCa1-xTiyZr1-yO3 (BCTZ) déposés par sol gel. Des couches minces BCTZ seront déposées par l’équipe UDSMM et la croissance des films à base de BNTBT sera coordonnée par l’équipe LPMC. Un banc de caractérisation permettant de mesurer l’énergie électrique produite par la couche mince piézoélectrique, a été développé par nos collègues IEMN-UVHC participant au projet régional Stimule-OPPEN.
