Développement de structures hybrides électromécaniques pour micro-sources d'énergie : générateurs piézoélectriques linéaires et non linéaires

La mise en œuvre de reseaux de capteurs communicants dans des installations industrielles, dans les transports ou le bâtiment apparait comme un axe de developpement qui permettrait d'augmenter les performances globales de ces systemes.Par une supervision et une exploitation adaptees des informations collectees (temperature, niveau vibratoire, humidite, etc.), la fiabilite et les performances energetiques pourraient etre optimisees.La diminution reguliere de la consommation des nouvelles generations de capteurs sans fil engendre un fort interet scientifique pour l'alimentation de ceux-ci de maniere autonome. Ainsi, une thematique de recherche specifique est apparue il y a une dizaine d'annees : la realisation de micro-sources d'energie pour l'alimentation de capteurs communicants.Ces travaux de recherche proposent l'exploration des performances d'une structure de micro-generateur originale pour la recuperation de l'energie des vibrations : l'"Hybrid Fluid Diaphragm" (HFD).Le concept de l'HFD consiste a encapsuler un fluide incompressible entre deux membranes.Le fluide se comporte comme une masse inertielle qui induit une frequence de resonance compatible avec les vibrations ambiantes dont les frequences sont generalement inferieures a quelques centaines de Hertz.Ces membranes en P(VDF-TrFE), un polymere piezoelectrique, ont ete realisees specifiquement pour assurer la conversion optimale des sollicitations mecaniques (flexion/tension) en energie electrique.Une modelisation multiphysique qui integre les comportements fluidiques, mecaniques et electriques, la realisation et la caracterisation de deux generateurs HFD sont detaillees.Le premier prototype met en œuvre des membranes piezoelectriques monomorphes (monocouche) tandis que le deuxieme exploite des membranes piezoelectriques bimorphes (double couche) optimisees.Les puissances generees apparaissent suffisantes pour envisager l'alimentation de capteurs et leurs geometries permettent d'imaginer des scenarios potentiels d'integration dans des applications realistes.