Etude d’un composite a base PU Application micro générateur

Abstract

Parmi les challenges des années à venir en termes de recherche et d’innovation, le développement de dispositifs autonomes d’énergie tient une large place. Par « dispositif autonome », on entend un système capable de générer et/ou récupérer de l’énergie à partir de conditions extérieures (vibrations mécaniques, pression, vent, vagues, température…) auxquelles ce système va être soumis. Dans le domaine des matériaux pour les nouvelles technologies de l’énergie, l’évolution est très rapide. Il s’agit, en particulier, des procédés d’élaboration, de la simulation numérique ou encore de la caractérisation avancée pour le développement de matériaux fiables durables et recyclables. Les Titano-Zirconate de Plomb (PZT) sont des céramiques connues par leur caractéristique piézoélectrique, autrement dit, elles ont la capacité de générer un champ électrique lors de l’application d’une contrainte mécanique, et inversement, se déformer lors de l’application d’un champ électrique. Grâce à cette caractéristique, ces matériaux sont des candidats prometteurs qui permettent de récupérer l’énergie à partir de sources mécaniques. Par contre la rigidité des céramiques limite l’utilisation de ces derniers pour des applications industrielles. Afin de remédier à ce problème, de nouveaux matériaux ont été développés, il s’agit d’un composite de matrice de Polyuréthane (PU) chargée de particules de PZT. Ces matériaux intelligents sont très flexibles et ils ont montré une grande capacité de conversion électromécanique. Dans ce travail nous allons en premier temps étudier un état de l’art des matériaux intelligents et d’explorer la potentialité des polymères électro actifs pour une application de récupération d’énergie mécanique ambiante. Puis une modélisation d’un composite PU-PZT a été simuler .des grains de différentes tailles de céramique ont été utilisés jusqu’à 41% Pour l’amélioration de ce composite, À ce propos, la phase piézoélectrique devient plus efficace, et permet donc d’améliorer les caractéristiques diélectriques du composite et de récolter plus d’énergie. Second axe de recherche de cette thèse s’est attelé à développer un modèle haut niveau simple mais précis par L’ajout d’une petite quantité des nano feuilles de graphène au composite de base PZT/PU permet une meilleure polarisation des grains de PZT et par la suite une amélioration des caractéristiques du composite qui agissent sur la quantité et la qualité de tension générer et la puissance récupérer. Enfin ; la motivation principale était de développer des nanocomposites à hautes efficacité pour la récupération d’énergie.