Les Défis du CEA n°178 mars 2013
Les Défis du CEA n°178 mars 2013
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°178 de mars 2013

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 3,2 Mo

  • Dans ce numéro : quand les neurones dégénèrent.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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à la pointe EFFICACITé éNERGéTIQUE Le potentiel électrisant des vibrations • Fréquence de résonance : fréquence à laquelle le système peut accumuler de l’énergie. • Propriété piézoélectrique : aptitude de certains matériaux à générer un signal électrique sous l’action d’une contrainte mécanique, et inversement. Dans les voitures, avions ou machines, les capteurs embarqués ont une foule d’utilités… jusqu’à ce qu’ils tombent en panne ! C’est le risque s’ils sont alimentés par une pile. Mais « branchés » aux vibrations de leurs supports, ils ont de belles années devant eux. Notamment grâce aux travaux du CEA-Leti… Les trois dispositifs de récupération d’énergie développés en dix ans 1 par Ghislain Despesse et son équipe au CEA-Leti ont un même principe : une vibration met en branle une masse, souvent du tungstène car il présente une bonne densité massique, et ce mouvement est converti en électricité pour alimenter un capteur. Mais comment en extraire un maximum d’énergie ? Montons en voiture. « La principale fréquence de vibration vient du régime moteur » explique le chercheur. La récupération d’énergie est maximale si la fréquence de résonance• de la masse en tungstène, liée au support vibrant par un ressort, correspond à celle de la vibration du moteur. Pour cela, les scientifiques en appellent aux propriétés piézoélectriques• du matériau à base de PZN-PT 2 utilisé pour le ressort. Ils appliquent soit un champ (1 er dispositif), soit une charge électrique (2 e dispositif) qui modifie la consistance du matériau : « plus souple, il résonne à plus basse fréquence ; plus raide, il résonne à haute fréquence, s’adaptant ainsi aux fréquences de vibration du moteur pour en tirer son énergie. » Calé sur la vitesse plutôt que la fréquence Mais que se passe-t-il dans le cas d’un escalier métallique composé d’une multitude de pièces qui vibrent, non pas à une, mais à plusieurs fréquences ? Entre en jeu un troisième dispositif appelé « système à rebond » : « quand l’escalier vibre, il va et vient, accélère et décélère, dans un sens, puis dans l’autre. Peu importe sa fréquence de vibration, le mouvement passe toujours par une vitesse maximale. » Les scientifiques synchronisent alors le rebond mécanique avec cet instant de vitesse maximale, s’assurant ainsi une récupération d’énergie optimale. Esther Leburgue © CEA Notes : 1. Les trois systèmes de récupération de l’énergie vibratoire créés ont fait l’objet de dépôts de brevets. 2. Lead zinc niobate – lead titane, alliage présentant un couplage électromagnétique très élevé. Dispositif du système à rebond. Texto Note : 1. Fully depleted silicon on insulator. FD-SOI, une solution d’avenir récompensée Deux chercheurs du CEA-Leti, Claire Fenouillet-Beranger et Olivier Faynot, et deux ingénieurs de ST Microelectronics, Frédéric Bœuf et Stéphane Monfray, reçoivent le prix Général Ferrié 2012. Cette distinction récompense l’ensemble de leurs travaux menés depuis 15 ans sur le FD-SOI 1 , substrat innovant pour circuits intégrés. Ces recherches se concrétisent aujourd’hui par la naissance, chez ST-Ericsson, d’une « superpuce » pour smartphone qui accélère la vitesse de traitement des données jusqu’à 35 %, tout en augmentant l’autonomie de l’appareil. Le FD-SOI propose ainsi une issue au dilemme des industriels : offrir à la fois plus de puissance (les derniers processeurs des smartphones étant aussi rapides que ceux des ordinateurs) et plus d’autonomie aux utilisateurs. 10 Les défis du CEA Plus d’informations sur www.cea.fr
© NASA ASTROPHYSIQUE Le jeune Univers pris en flagrant délit de décélération Une équipe mixte CEA/CNRS réalise un tour de force méthodologique pour mesurer le taux d’expansion de l’Univers lorsqu’il n’avait que trois milliards d’années. « On ne savait même pas s’il était possible de remonter aussi loin ! » s’exclame James Rich, du CEA-Irfu. En analysant les données d’un télescope de la Sloan Foundation installé au Nouveau-Mexique, une équipe mesure le taux d’expansion de l’Univers alors âgé de trois milliards d’années (sur 13,7 milliards aujourd’hui). Dans l’espace, il « suffit » d’observer des objets lointains pour remonter dans le temps. Mais les galaxies, cibles habituelles des astrophysiciens, ne brillent pas assez pour être facilement perçues à plus 10 milliards d’années-lumière. Les chercheurs français, dont ceux du CEA-Irfu, ont donc utilisé une méthode indirecte via l’observation du spectre lumineux de quasars• très lointains. Cette donnée révèle comment les nuages interstellaires d’hydrogène absorbent une partie de la lumière, ce qui permet de les localiser et de mesurer leur densité. Cela a en particulier permis de repérer des BAO, irrégularités bien connues dans la répartition universelle de la matière, utilisées comme unité de longueur cosmologique. comme l’a été en 1999 la découverte de l’accélération actuelle, mais c’est la première confirmation expérimentale de la décélération » souligne James Rich. En effet, les théories admettent généralement que la densité de matière dans l’Univers était telle à ses débuts que la gravitation ralentissait son expansion. Et ce, avant que la mystérieuse « énergie noire », qui l’accélère, ne prenne le dessus il y a environ 5 milliards d’années. Les chercheurs continuent à accumuler les données, tant en provenance de galaxies « proches » que de quasars, dans l’espoir de cartographier la matière dans ensemble de l’univers visible. Et ainsi retracer l’histoire complète de son expansion ou encore peutêtre, en apprendre plus sur cette « énergie noire » qui les défie toujours. Patrick Philippon L’hypothèse de la décélération confirmée Les astrophysiciens ont donc identifié, choisi et analysé la lumière de plusieurs dizaines de milliers de quasars. Le résultat – la taille des BAO•, il y a 10 milliards d’années – s’accorde avec l’hypothèse d’une expansion universelle alors ralentie. « Ce n’est pas une surprise, CEA-Irfu Les activités scientifiques de l’institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers relèvent de l’astrophysique, de la physique nucléaire et de la physique des particules. Nuage interstellaire (en vert), éclairé par un quasar. • Quasar : région proche d’un trou noir super-massif, source lumineuse intense. • BAO : Baryon acoustic oscillations, traces d’ondes acoustiques dans l’Univers primordial. Mars 2013 N°178 11



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