Nanotechnology Now - Communiqué de presse : 900,000 XNUMX $ attribués pour optimiser les dispositifs de récupération d'énergie au graphène : l'engagement de la Fondation WoodNext envers le physicien de l'UOfA, Paul Thibado, sera utilisé pour développer des systèmes de capteurs compatibles avec six sources d'énergie différentes

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Paul Thibado

CRÉDIT
Relations universitaires

Résumé:
Paul Thibado, professeur de physique à l'Université de l'Alberta, a reçu un engagement de 904,000 XNUMX $ de la Fondation WoodNext, administrée par la Greater Houston Community Foundation. La subvention sur cinq ans soutiendra le développement par Thibado de récupérateurs d’énergie en graphène.

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900,000 XNUMX $ attribués pour optimiser les dispositifs de récupération d'énergie au graphène : l'engagement de la Fondation WoodNext envers le physicien de l'UofA Paul Thibado sera utilisé pour développer des systèmes de capteurs compatibles avec six sources d'énergie différentes

Fayetteville, AR | Publié le 12 janvier 2024

"Nous avons développé avec succès un processus de construction de structures de dispositifs de récupération d'énergie en graphène", a déclaré Thibado, "mais les structures actuelles ne récupèrent pas suffisamment d'énergie. Cette proposition nous permettra d’optimiser ces structures pour récolter des nanowatts d’énergie, soit suffisamment d’énergie pour faire fonctionner des capteurs.

Thibado et ses collègues développeront une technologie de récupération d'énergie au graphène (ou GEH) pour les sources d'énergie suivantes : rayonnement solaire, thermique, acoustique, cinétique, non linéaire et ambiant. Au fur et à mesure du développement de chaque appareil, son équipe construira ensuite un prototype complet de système de capteurs autour de cette source d’alimentation spécifique.

Nancy Chan, directrice exécutive de la Fondation WoodNext, a déclaré : « Nous sommes ravis de soutenir le travail de Paul. Nous pensons qu’il s’agit d’une étape importante dans le développement d’options énergétiques plus propres, ainsi que d’une avancée potentiellement intéressante dans la construction de l’Internet des objets.

Thibado a noté que la technologie actuelle des capteurs de pointe est alimentée par des batteries qui nécessitent des microwatts (un millionième de watt) de puissance continue. L'objectif de son projet est double :

Réduire la demande de puissance du capteur à des nanowatts (un milliardième de watt) et
Alimentez ces capteurs en utilisant l’énergie récupérée de l’environnement local.
Notamment, ces systèmes n’incluront pas de batteries, dont la durée de vie est limitée, ce qui leur permet d’atteindre des durées de vie opérationnelles exceptionnellement longues, potentiellement plusieurs décennies.

« L’utilisation massive de cette technologie va encore développer l’Internet des objets », a expliqué Thibado, « qui transforme les capteurs ordinaires en nœuds intelligents au sein d’un réseau intelligent. Ainsi, nos systèmes auront un impact sur un large éventail d’applications.

Quelle largeur? Thibado envisage que ces capteurs soient utilisés dans le suivi des produits de transport, la gestion de flotte logistique, le suivi du bétail, les capteurs de sol, la surveillance du climat agricole, les alertes d'inondation environnementale, la planification des catastrophes, la surveillance atmosphérique, la maintenance prédictive, la surveillance des processus de fabrication, les compteurs/réseaux intelligents de services publics, la ville intelligente. parking, contrôle de la circulation, éclairage urbain, gestion des déchets, gestion des vélos/scooters, systèmes de caméras, systèmes d'alarme des bâtiments, contrôle de la température, éclairage, accès, surveillance de la condition physique portable, suivi des enfants et suivi médical. Donc assez large.

Le coût d’installation des GEH devrait être compétitif par rapport à d’autres formes d’approvisionnement énergétique, à grande et à petite échelle. Cependant, le coût opérationnel de GEH sera proche de zéro, sans frais de carburant, de recharge, de remplacement ou de révision. Par exemple, une puce GEH pourrait être placée dans un capteur de température distant. Cette puce, composant de son module électronique, libérera l'appareil du besoin d'alimentation externe ou de piles. La puce ne nécessitera pas de remplacement, car elle a la même durée de vie que les autres composants de l'appareil. Grâce à la technologie GEH, l'appareil peut être plus compact, portable et protégé contre les pannes de courant.

Collaborateurs supplémentaires
Une sous-subvention de 210,000 XNUMX $ sera attribuée à David Blaauw, professeur de génie électrique et d'informatique à l'Université du Michigan. Expert en capteurs sans fil basse consommation et en systèmes embarqués, Blaauw supervisera la fabrication de capteurs « Michigan Micro-Mote » conçus sur mesure pour une intégration transparente avec chaque type de récolteuse de graphène U of A.

Blaauw affinera la consommation d'énergie et le cycle de service des différents capteurs pour les aligner sur la puissance fournie par la moissonneuse de l'UofA. Il mettra également en œuvre une méthode de moyenne d’énergie capacitive pour prendre en charge de brèves périodes de consommation d’énergie plus élevée.

NTS Innovations, une société spécialisée dans la nanotechnologie, détient la licence exclusive pour développer GEH en produits commerciaux. L'entreprise a financé le dépôt de brevets, la création de plans d'affaires, la recherche de partenaires commerciaux et la découverte de clients.

Le rôle de NTS Innovations au cours de la subvention est de dialoguer avec les clients sur les critères d'acceptation, tels que les niveaux de puissance minimum nécessaires pour être inclus dans les produits. Actuellement, plus de 60 parties ont exprimé leur intérêt à tester la technologie et à travailler avec Thibado et ses collègues pour l'intégrer dans leurs applications.

Thibado pense que son équipe, en coopération avec NTS Innovations, sera en mesure d'envoyer un capteur GEH auto-alimenté de première génération aux clients intéressés pour obtenir leurs commentaires dès la deuxième année du prix.

Graphène et GEH
Découvert en 2004, le graphène est une feuille de graphite d'un atome d'épaisseur. Le graphène autonome a une structure ondulée, chaque ondulation oscillant de haut en bas en réponse à la température ambiante.

"Plus quelque chose est fin, plus il est flexible", a déclaré Thibado. « Et avec seulement un atome d’épaisseur, il n’y a rien de plus flexible. C’est comme un trampoline, qui monte et descend constamment. Si vous voulez l’empêcher de bouger, vous devez le refroidir à 20 Kelvin.

Les GEH utilisent une feuille de graphène chargée négativement suspendue entre deux électrodes métalliques. Lorsque le graphène se relève, il induit une charge positive dans l’électrode supérieure. Lorsqu'il se rabat, il charge positivement l'électrode inférieure, créant ainsi un courant alternatif. Avec des diodes câblées en opposition, permettant au courant de circuler dans les deux sens, des chemins séparés sont prévus à travers le circuit, produisant un courant continu pulsé qui effectue un travail sur une résistance de charge.

À propos de la Fondation WoodNext : La Fondation WoodNext gère la philanthropie de l'innovateur technologique et PDG/fondateur de Roku Anthony Wood et de son épouse, Susan. Leurs efforts philanthropiques sont guidés par leur mission globale visant à faire progresser le progrès humain et à éliminer les obstacles à une vie épanouie. La Fondation WoodNext accorde des subventions et des investissements dans divers domaines, notamment la recherche scientifique et biomédicale, la santé mentale, les sans-abri, l'éducation, la conservation de la nature, la reprise après sinistre et les opportunités économiques, en mettant l'accent sur la résolution des causes profondes.

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