Publié le 29 octobre 2025. Des chercheurs ont mis au point un nanogénérateur innovant capable de produire de l’électricité à partir du simple mouvement de l’eau, ouvrant la voie à des capteurs autonomes et à des textiles intelligents.
- Le nanogénérateur à intrusion-extrusion (IE-TENG) utilise des colonnes de silicium nanoporeuses pour générer de l’électricité lorsque de l’eau y est forcée d’entrer et d’en sortir.
- Il atteint une densité énergétique de 20 milliwatts par mètre carré (mW/m²) et une efficacité de conversion d’énergie allant jusqu’à 9 % avec une solution aqueuse de polyéthylèneimine (PEI).
- Cette technologie pourrait alimenter des systèmes de capteurs sans batterie ni connexion au réseau électrique, et être intégrée à des vêtements intelligents.
L’équipe de recherche a développé un nanogénérateur basé sur un principe simple mais efficace : l’exploitation de la force motrice de l’eau. Ce dispositif, appelé nanogénérateur à intrusion-extrusion (IE-TENG), est constitué de minuscules colonnes de silicium, dont les parois sont percées de pores d’une taille comprise entre 5 et 15 nanomètres. Ces piliers sont recouverts d’une fine couche d’oxyde de silicium et d’un composé de silane conducteur fluoré.
Selon Manuel Brinker, co-auteur de l’étude et chercheur à l’Université technique de Hambourg, ces structures de silicium sont à la fois électriquement conductrices, nanoporeuses et hydrophobes.
« De telles structures de silicium contrôlées avec précision sont à la fois électriquement conductrices, nanoporeuses et hydrophobes »
Manuel Brinker, Université technique de Hambourg
Le principe de fonctionnement repose sur l’alternance de l’entrée et de la sortie d’un liquide conducteur – de l’eau, par exemple – dans cette structure poreuse. Lorsque le liquide est comprimé et forcé dans les pores hydrophobes, une tension triboélectrique importante est générée. Inversement, lorsque la pression diminue et que l’eau s’écoule, une nouvelle tension est créée. Ces deux phénomènes se traduisent par des pics de courant et de tension électrique.
Lors des tests, le nanogénérateur alimenté par de l’eau a atteint une densité énergétique de 20 mW/m² et a produit 121 millijoules (mJ) d’énergie électrique par mètre carré et par cycle. Bien que cette quantité d’énergie puisse paraître modeste, elle est maintenue pendant plusieurs minutes après chaque cycle, une performance significativement supérieure à celle des nanogénérateurs conventionnels, qui ne durent que quelques millisecondes.
L’efficacité du dispositif est encore améliorée lorsqu’il fonctionne avec une solution aqueuse de polyéthylèneimine (PEI), un polymère conducteur. Dans ce cas, le nanogénérateur atteint une efficacité de conversion d’énergie allant jusqu’à 9 %, un des taux les plus élevés rapportés à ce jour pour les nanogénérateurs solide-liquide, comme l’ont démontré Bartolomé et ses collègues.
Les chercheurs estiment que cette avancée représente un progrès significatif dans le domaine des nanogénérateurs triboélectriques. Cette technologie ouvre des perspectives intéressantes, notamment pour l’alimentation de systèmes de capteurs autonomes, sans entretien, ni besoin de batterie ou de connexion au réseau électrique. Elle pourrait également trouver des applications dans le domaine des textiles « intelligents ». Plus d’informations sur cette recherche sont disponibles ici.
Source : Synchrotron électronique allemand DESY
28 octobre 2025 – Nadja Podbregar