w Par sEbAstIán EscALón 10 Des objets nomades, communicants, compacts et autonomes : voilà ce que la microélectronique d’aujourd’hui s’échine à nous fournir. L’un des enjeux essentiels de cette révolution est la capacité à stocker de l’énergie. Dans ce domaine ultraconcurrentiel, une équipe franco-américaine impliquant des chercheurs du Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes (Laas) 1, du Centre interuniversitaire de recherche et d’ingénierie des matériaux (Cirimat) 2 et de l’université de Drexel, à Philadelphie, a réussi un véritable exploit : construire un micro-supercondensateur de la taille d’un ongle et d’une densité de puissance énergétique 3 4 000 fois supérieure à celle des batteries miniaturisées du commerce ! une construction innovante Ces travaux, publiés en septembre dans Nature Nanotechnology, ont pour origine une demande d’Airbus. Le constructeur aéronautique voulait se doter de capteurs pour surveiller l’état de santé de ses avions, capteurs qu’il souhaitait autonomes, alimentés par des microsystèmes – des transducteurs – capables de transformer en électricité les vibrations de la carlingue ou les différences de température entre le sol et le ciel. Seulement voilà, ces sources d’énergie ne sont pas continues. La différence de température n’est significative qu’au décollage ou à l’atterrissage, tandis que les capteurs doivent être alimentés en électricité de manière ininterrompue. Les chercheurs devaient donc concevoir un système susceptible de stocker l’électricité fournie par les transducteurs pour la restituer aux capteurs, tout en fonctionnant à des températures de – 50 °C. C’est chose faite avec ce microsuperconden sateur. Le principe de base est classique. Un supercondensateur est composé d’électrodes constituées d’un | Actualités cnrs I LE JOUrnAL Électronique Uneéquipefranco-américaineamisaupointunnouveautypede composantsquirepoussentleslimitesdelaminiaturisationdustockagedel’énergie. L’énergie fait sa révolution enminiature rePère. Un supercondensateur est un composant capable de stocker puis de restituer l’énergie électrique. q Photographié au microscope optique, le micro-supercondensateur collé à un support est prêt à subir une batterie de mesures. matériau poreux à base de carbone activé et qui sont séparées par un liquide ionique. Lorsque le composant est sous tension, les charges électriques s’accumulent sur les électrodes. Il suffit ensuite d’inverser la tension pour libérer les charges et restituer le courant électrique. Le matériau poreux permet, lui, d’augmenter la surface de stockage et donc la capacité du supercondensateur. Le micro-superconden sateur du Laas, qui se distingue par son extrême densité de puissance, présente plusieurs innovations. Au lieu de la traditionnelle forme en bobine, il est construit à plat sur un support en silicium. Les électrodes, dont le cœur est constitué d’or, ne sont séparées que de 100 microns. « Cela permet de diminuer la distance parcourue par les charges. Ainsi, le supercondensateur se charge et se décharge plus vite », explique Magali Brunet, chercheuse au Laas. un chargement uLtraraPiDe Ensuite, plutôt que d’utiliser du carbone activé, les chercheurs ont choisi de recouvrir les électrodes d’un matériau mis au |
