Publié le 20 novembre 2025 22:12:00. Des chercheurs de l’UNIST ont mis au point un film thermoélectrique innovant capable de produire de l’électricité à partir de la simple différence de température entre le corps humain et l’air ambiant, ouvrant la voie à des appareils portables auto-alimentés.
- Le nouveau matériau thermoélectrique ionique (TE) atteint des performances record, convertissant la chaleur en électricité avec une efficacité remarquable.
- Un prototype de module flexible a pu alimenter une diode électroluminescente (LED) avec un gradient de température minimal de seulement 1,5 °C.
- Cette avancée repose sur une stratégie de conception thermodynamique optimisant l’interaction entre les ions et la matrice polymère.
Une équipe de recherche affiliée à l’Université nationale des sciences et technologies (UNIST) en Corée du Sud a annoncé une percée significative dans le domaine de la thermoélectricité. Leur nouveau film, basé sur des matériaux thermoélectriques ioniques (TE), promet de révolutionner l’alimentation des appareils portables et la récupération d’énergie. Contrairement aux systèmes thermoélectriques traditionnels qui exploitent le mouvement des électrons, les TE ioniques utilisent la migration d’ions – protons (H⁺) dans les matériaux de type p et ions chlorure (Cl⁻) dans les matériaux de type n – pour générer de l’électricité à partir de différences de température.
Dirigée par le professeur Sung-Yeon Jang de l’École de génie chimique énergétique de l’UNIST, l’équipe a développé une stratégie de conception guidée thermodynamiquement pour des complexes polymères ioniques haute performance. Cette approche a permis d’atteindre des chiffres de mérite ioniques (ZTi) record : 49,5 pour le matériau de type p et 32,2 pour le type n, soit une amélioration de 70 % par rapport aux matériaux existants. Ces performances exceptionnelles permettent de générer une quantité d’énergie suffisante à partir de faibles gradients de température (inférieurs à 2 °C) pour alimenter des appareils électroniques.
Le matériau de type p est constitué d’un composite polymère conducteur, PEDOT:PSS, tandis que le type n incorpore du chlorure de cuivre (CuCl₂) dans la matrice polymère. Ces matériaux sont légers, flexibles et peuvent être facilement fabriqués en films minces, ouvrant la voie à des applications variées. En optimisant la concentration et la diffusion des ions au sein des matériaux, les chercheurs ont maximisé la densité de puissance sans compromettre la mobilité ionique.
Lors de tests pratiques, un module composé de dix paires de ces films de type p et n connectés en série a produit une tension de plus de 1,03 volt avec une différence de température de seulement 1 °C. Cette tension a été suffisante pour allumer une LED commerciale avec un gradient de température de seulement 1,5 °C. Des tests de stabilité à long terme ont également démontré que l’appareil conservait plus de 95 % de ses performances initiales après plus de deux mois d’utilisation en intérieur.
« Les matériaux ioniques TE ont longtemps manqué de principes de conception systématiques, ce qui limitait leur plein potentiel. Notre travail fournit des stratégies fondamentales pour libérer leurs capacités de haute performance. »
Dong-Hu Kim, auteur principal de l’étude
Le professeur Jang souligne le potentiel d’applications pratiques : « Les matériaux nouvellement développés sont fins et flexibles, ce qui permet de les fixer facilement sur la peau ou sur des surfaces courbes. Ils pourraient alimenter des appareils portables comme les montres intelligentes sans nécessiter de piles, et permettre à des capteurs auto-alimentés de fonctionner dans des environnements où les gradients de température sont minimes. »
Les résultats de cette recherche ont été publiés en ligne dans Advanced Functional Materials le 4 octobre 2025. Ce travail a été financé par le ministère des Sciences et des TIC (MSIT), la Fondation nationale de recherche de Corée (NRF) et le programme InnoCORE.
Référence de l’article :
Dong-Hu Kim, Bomin Kim, Jeong-Ye Baek et al., “Stratégie de conception thermodynamique pour les complexes polymères thermoélectriques ioniques avec une puissance thermique et une densité de puissance géantes”, Adv. Funct. Mater., (2025).
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