Un schéma du nouveau générateur. Les particules de nanotubes de carbone (en bleu) sont partiellement recouvertes d’un polymère semblable au Téflon (en vert), ce qui induit le passage du courant électrique de la face recouverte à la face non recouverte.
Des ingénieurs du MIT ont mis au point un dispositif qui génère de l’électricité en utilisant un mécanisme totalement nouveau. Des « particules » constituées de nanotubes de carbone sont plongées dans un solvant organique, ce qui induit un courant susceptible d’alimenter de petits robots ou de déclencher des réactions chimiques.
Les nanotubes de carbone sont connus pour être d’excellents conducteurs d’électricité, et les chercheurs du MIT ont trouvé un moyen de les exploiter. L’équipe a recouvert la moitié du nanotube d’un polymère semblable au Téflon, ce qui permet aux électrons de circuler de la moitié recouverte à la moitié non recouverte. Lorsque ce matériau est immergé dans un solvant organique, le liquide commence à attirer les électrons hors de la partie non recouverte et, en réponse, des électrons sont transportés depuis la section recouverte – générant ainsi un courant.
« Le solvant retire des électrons, et le système tente de s’équilibrer en déplaçant des électrons », explique Michael Strano, auteur principal de l’étude. « Il n’y a pas de chimie de batterie sophistiquée à l’intérieur. C’est juste une particule que l’on met dans un solvant et qui commence à générer un champ électrique. »
Le mécanisme étant identifié, l’équipe a ensuite cherché à créer un dispositif qui l’utilise. Ils ont fabriqué une feuille de nanotubes de carbone, en ont recouvert une surface avec le polymère, puis ont découpé la feuille en petites particules de 250 micromètres de large, créant ainsi des objets à deux faces parfois appelés particules de Janus.
Ces particules ont ensuite été placées dans un tube à essai du solvant, où elles forment des réseaux par centaines pour créer un réacteur à « lit tassé ». Lors des tests, l’équipe a constaté que le système pouvait actuellement générer environ 0,7 volt par particule, ce qui était suffisant pour alimenter une réaction d’oxydation de l’alcool. Cette réaction, où l’alcool est converti en un aldéhyde ou une cétone, est courante dans l’industrie chimique.
« Comme le réacteur à lit tassé est compact, il est plus flexible en termes d’applications qu’un grand réacteur électrochimique », explique Ge Zhang, l’un des auteurs de l’étude. « Les particules peuvent être rendues très petites, et elles ne nécessitent pas de fils externes afin d’entraîner la réaction électrochimique. »
Selon l’équipe, le système pourrait éventuellement être utilisé pour alimenter de petits robots qui récupèrent l’énergie de leur environnement.
https://news.mit.edu/2021/carbon-nanotubes-power-chemical-reactions-0607
https://www.nature.com/articles/s41467-021-23038-7
