Un matériau élastique de métaux liquides qui pourrait protéger les batteries souples des gaz
Une équipe de chercheurs chinois et américains a utilisé des métaux liquides pour fabriquer un élastique. Le matériau est non seulement souple et extensible, mais il empêche de laisser passer les gaz.
Image d’entête : un contenant fabriqué à partir du nouveau matériau qui est élastique, flexible et imperméable aux gaz et aux liquides. (Michael Dickey/ Université d’État de Caroline du Nord)
Pour le professeur Michael Dickey, chercheur à l’université d’État de Caroline du Nord, aux États-Unis, et coauteur d’une étude décrivant la substance (lien plus bas) :
Il s’agit d’une étape importante, car il y a longtemps eu un compromis entre l’élasticité et l’imperméabilité aux gaz. En fait, les matériaux qui permettaient d’empêcher les gaz d’entrer avaient tendance à être durs et rigides. Et les choses qui offraient de l’élasticité permettaient aux gaz de s’infiltrer. Nous avons mis au point une substance qui offre l’élasticité souhaitée tout en empêchant les gaz de pénétrer.
Une telle substance pourrait constituer un précieux moyen de préserver et d’emballer les technologies sensibles à l’oxygène, comme les panneaux solaires flexibles ou les batteries.
Le matériau est fabriqué à partir d’un alliage des métaux gallium et indium (appelé EGaIn). Les deux métaux sont solides à température ambiante (tout juste, dans le cas du gallium) mais lorsqu’ils sont mélangés, ils sont eutectiques : leur point de fusion baisse et ils deviennent liquides.
Les chercheurs ont enveloppé un mince film de cet alliage dans un polymère extensible, parsemé de minuscules billes de verre pour empêcher le métal de s’accumuler. Ils ont testé leur nouveau matériau contre un liquide qui s’évapore et contre l’oxygène dans un récipient hermétique.
Selon le professeur Tao Deng, coauteur et chercheur à l’université Jiao Tong de Shanghai, en Chine :
Nous avons constaté qu’il n’y avait aucune perte mesurable de liquide ou d’oxygène pour le nouveau matériau.
Ils ont également montré qu’il fonctionnait avec une batterie lithium-ion flexible et un système de transfert de chaleur étirable (un dispositif utilisé pour gérer la chaleur dans l’électronique).
Les chercheurs espèrent que leur matériau sera un jour un moyen utile de protéger les appareils électroniques de grande valeur. En raison des métaux qu’il utilise, il est peu probable qu’il soit un jour le produit le moins cher du marché.
Toujours selon Deng :
Les métaux liquides eux-mêmes sont assez chers. (Le gallium coûte actuellement plus de 545 euros par kilogramme, et l’indium environ 440 euros par kilogramme. L’acier est à 1240 euros la tonne). Cependant, nous avons bon espoir de pouvoir optimiser la technique, par exemple en rendant le film d’EGaIn plus fin, afin de réduire le coût. Pour l’instant, un seul paquet coûterait quelques dollars, mais nous n’avons pas essayé d’optimiser le coût, donc il y a une voie à suivre pour faire baisser le coût.
Selon Dickey, ils sont maintenant à la recherche de partenaires industriels pour explorer les applications potentielles de ce travail.
Les batteries flexibles utilisées avec l’électronique souple sont une application évidente, mais d’autres dispositifs qui utilisent des liquides ou sont sensibles à l’oxygène bénéficieront de cette technologie.
L’étude publiée dans Science : Liquid metal-based soft, hermetic, and wireless-communicable seals for stretchable systems et présentée sur le site de l’Université d’État de Caroline du Nord : Researchers Develop Elastic Material That Is Impervious to Gases and Liquids.
