Systèmes piézoélectriques pour la récupération d’énergie : plongée dans le nanomonde

Les systèmes piézoélectriques, qui permettent de convertir une énergie vibratoire en une énergie électrique (effet direct), mais également de jouer le rôle de capteur (effet indirect), sont devenus aujourd’hui incontournables dans le champ de l’énergie. Ils s’inscrivent notamment dans le développement des objets connectés (IoT) et par conséquent dans l’idée de développer les villes intelligentes du futur (Smart City), dans un souci constant de maîtrise de l’énergie. Les matériaux piézoélectriques peuvent ainsi satisfaire à l’exigence d’une diminution de la consommation énergétique via la récupération d’énergie à partir des vibrations ambiantes qui sont aujourd’hui perdues, tout en rendant autonomes les dispositifs électroniques. Par ailleurs, la miniaturisation des dispositifs associée au besoin croissant d’amélioration de leurs performances fonctionnelles requièrent la caractérisation avancée de leurs propriétés à des échelles sub-micrométriques.

C’est dans ce contexte que nos travaux de recherche s’inscrivent : nous développons et mettons à profit la microscopie à sonde locale (AFM : Atomic Force Microscopy) afin de pouvoir manipuler la matière à l’échelle nanométrique puis d’en qualifier le comportement piézoélectrique local. L’investigation du comportement physique à la nano-échelle représente une étape cruciale pour le contrôle des propriétés et l’optimisation des performances globales des systèmes piézoélectriques développés. Aussi, dans un souci de protection de l’environnement et de la santé, les matériaux développés/étudiés au sein de notre équipe sont éco-acceptables, c’est-à-dire dépourvus de substances toxiques. Ces travaux s’inscrivent actuellement dans 2 projets nationaux ANR, ainsi que dans un projet régional STIMulE très récemment obtenu (2020).