Un gel qui se contracte pour stocker l'énergie

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Publié le mardi 14 juillet 2015 12:25

Dans une étude, publiée dans la revue « Nature Nanotechnologie », une équipe de l'Institut Charles Sadron du CNRS et de l'université de Strasbourg a formulé un gel de polymères capable de se contracter grâce à des moteurs moléculaires nanométriques.

Sous l’effet de la lumière, ces moteurs artificiels enroulent les chaînes de polymères du gel, réduisant ainsi son volume jusqu'à 80%, en emmagasinant l'énergie lumineuse absorbée.

À gauche : Représentation schématique d'un gel polymère dont les chaînes sont réticulées à l'aide de moteurs moléculaires rotatifs (les parties rouges et bleus du moteur peuvent tourner l'une par rapport à l'autre si on leur fournit de l'énergie).
À droite : Sous l'action de la lumière, les moteurs rentrent en rotation et enroulent les chaînes polymères pour contracter le gel jusqu'à 80% de son volume initial : une partie de l'énergie lumineuse est alors stockée sous forme d'énergie mécanique.

Pour donner cette faculté au gel, les chercheurs ont remplacé les points de réticulation (qui constituent les ponts de raccordement des chaînes de polymères entre elles) par des moteurs moléculaires rotatifs, constitués de deux parties qui peuvent tourner l'une par rapport à l'autre sous l’effet de la lumière. Ces moteurs nanométriques opèrent à l’échelle macroscopique de façon coordonnée et pérenne dans le temps.

L’énergie lumineuse absorbée pendant la contraction du gel n'est pas totalement dissipée : elle est transformée en énergie mécanique, par l'intermédiaire de l'enroulement des chaînes de polymères, et stockée dans le gel. Cependant, si le matériau est exposé de manière prolongée à la lumière il peut se rompre de façon violente.

Notons que ce système est inspiré des moteurs protéiniques qui permettent de contracter les muscles vivants. Sa création a bénéficié du soutien financier de l'ERC (European Research Council) et de l'ANR (Agence Nationale de la Recherche).

Les chercheurs explorent désormais les moyens possibles pour tirer avantage de cette nouvelle forme de stockage de l’énergie.

Pour en savoir plus

www2.cnrs.fr