Des ingénieurs sud-coréens ont inventé un composite à base de ciment qui peut être utilisé dans le béton pour fabriquer des structures capables de générer et de stocker de l'électricité grâce à l'exposition à des sources d'énergie mécanique externes comme les pas, le vent, la pluie et les vagues.
En transformant les structures en sources d'énergie, le ciment permettra, selon eux, de résoudre le problème de la consommation énergétique mondiale par le secteur du bâtiment, qui représente 40 % de la consommation énergétique mondiale.
Les occupants du bâtiment n'ont pas à craindre l'électrocution. Des tests ont démontré qu'un volume de 1 % de fibres de carbone conductrices dans un mélange de ciment suffisait à conférer à ce dernier les propriétés électriques souhaitées sans compromettre sa résistance structurelle, et que le courant généré était largement inférieur au seuil maximal admissible pour le corps humain.
Des chercheurs en génie mécanique et civil de l'Université nationale d'Incheon, de l'Université Kyung Hee et de l'Université de Corée ont développé un composite conducteur à base de ciment (CBC) avec des fibres de carbone qui peuvent également servir de nanogénérateur triboélectrique (TENG), un type de récupérateur d'énergie mécanique.
Ils ont conçu une structure à l'échelle du laboratoire et un condensateur à base de CBC utilisant le matériau développé afin de tester ses capacités de récupération et de stockage d'énergie.
« Nous souhaitions développer un matériau énergétique structurel qui puisse être utilisé pour construire des structures à énergie nette zéro qui utilisent et produisent leur propre électricité », a déclaré Seung-Jung Lee, professeur au département de génie civil et environnemental de l'université nationale d'Incheon.
« Le ciment étant un matériau de construction indispensable, nous avons décidé de l’utiliser avec des charges conductrices comme élément conducteur principal de notre système CBC-TENG », a-t-il ajouté.
Les résultats de leurs recherches ont été publiés ce mois-ci dans la revue Nano Energy.
Outre le stockage et la récupération d'énergie, ce matériau pourrait également être utilisé pour concevoir des systèmes d'autodétection qui surveillent l'état structurel et prévoient la durée de vie restante des structures en béton sans aucune alimentation externe.
« Notre objectif ultime était de développer des matériaux qui améliorent la vie des gens sans nécessiter d'énergie supplémentaire pour préserver la planète. Nous espérons que les résultats de cette étude permettront d'étendre le champ d'application du CBC en tant que matériau énergétique tout-en-un pour les bâtiments à énergie nette zéro », a déclaré le professeur Lee.
Pour annoncer les résultats de cette recherche, l'Université nationale d'Incheon a plaisanté : « On dirait un début fracassant pour un avenir plus radieux et plus vert ! »
Revue mondiale de la construction
Date de publication : 16 décembre 2021