Des ingénieurs sud-coréens ont inventé un composite à base de ciment qui peut être utilisé dans le béton pour fabriquer des structures qui génèrent et stockent de l'électricité grâce à l'exposition à des sources d'énergie mécaniques externes comme les pas, le vent, la pluie et les vagues.
En transformant les structures en sources d'énergie, le ciment résoudra le problème de l'environnement bâti qui consomme 40 % de l'énergie mondiale, croient-ils.
Les utilisateurs des bâtiments n'ont pas à craindre d'électrocution. Des tests ont montré qu'une concentration de 1 % de fibres de carbone conductrices dans un mélange de ciment suffisait à conférer au ciment les propriétés électriques souhaitées sans compromettre les performances structurelles, et que le courant généré était bien inférieur au niveau 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 peut également agir comme un 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 en utilisant le matériau développé pour tester ses capacités de récupération et de stockage d'énergie.
« Nous voulions développer un matériau énergétique structurel qui pourrait 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, le matériau pourrait également être utilisé pour concevoir des systèmes d’auto-détection qui surveillent la santé structurelle et prédisent la durée de vie restante des structures en béton sans aucune alimentation externe.
« Notre objectif ultime était de développer des matériaux améliorant la vie des gens et ne nécessitant aucune énergie supplémentaire pour préserver la planète. Nous espérons que les résultats de cette étude permettront d'élargir l'applicabilité du CBC comme matériau énergétique tout-en-un pour les structures à consommation énergétique nette zéro », a déclaré le professeur Lee.
En faisant connaître la recherche, l'Université nationale d'Incheon a plaisanté : « Cela semble être un début fulgurant vers un avenir plus radieux et plus vert ! »
Revue mondiale de la construction
Date de publication : 16 décembre 2021