Actionnement et récupération d'énergie à l'aide de polymères électro-actifs
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Polymers have attractive properties compared to inorganic materials. They are lightweight, inexpensive, fracture tolerant, pliable, and easily processed and manufactured. They can be configured into complex shapes and U1eir properties can be tailored according to demand. With the rapid advances in materials used in science and tecl1nology, various materials with Intelligence embedded at the molecular level are being developed at a fast pace. These smart materials can sense variations in the environment, process the information, and respond accordingly. Shape-memory alloys, piezoelectric materials, etc. Fall in tt1is category of intelligent materials. Polymers that respond to external stimuli by changing shape or size have been known and studied for several decades. They respond to stimuli such as an electrical field, pH, a magnetic field, and light. These intelligent polymers can collectively be called active polymers. One of the significant applications of these active polymers is found in biomimetics-the practice of taking ideas and concepts from nature and implementing them in engineering and design. Various machines that imitate birds, fish, insects and even plants have been developed. With the increased emphasis on "green" technological solutions to contemporary problems, scientists started exploring the ultimate resource--nature-for solutions that have become highly optimized du ring the millions of years of evolution. The objectives of the work reported in the present document are threefold. The first aim consists in electrical and mechanical characterization of polymer and composites, realized in the laboratory with matrix of polyurethane and P(VDF-TrFE-CFE). The others two parts concerns the study of a new electrostrictive polymer composite (EPC) to be used in actuators and mechanical energy harvesters.
Abstract FR:
Grâce aux avancées technologiques actuelles, les matériaux conventionnels tels que les métaux, aciers, sont remplacés par les polymères, dans la plupart des secteurs d'activité comme l'automobile, l'aéronautique. En effet les niveaux de connaissance et de savoir faire technologique permettent maintenant de fabriquer des polymères avec les propriétés mécanique et électrique désirées. Rendant ainsi possible la conception de système à des coûts moindres, avec des encombrements et des masses plus faibles. De plus les polymères ont des propriétés intéressantes par rapport aux matériaux inorganiques (type céramique ou mono-cristaux). Ils sont légers, peu coûteux, pliables; ils peuvent être configurés dans des formes complexes et leurs propriétés peuvent être adaptées en fonction de la demande. Grâce à l’évolution conjuguée des sciences et des technologies, un certain niveau « d'intelligence >> peut être insufflé à ceux-ci au niveau moléculaire. Ces matériaux intelligents peuvent sentir les variations de l'environnement, et réagir en conséquence, tel que les matériaux à alliages de mémoire de forme ou piézo-électriques. . . Et plus communément appelés polymères électro-actifs. L'une des applications possible de ces polymères se trouve à la croisée des technologies de bio-mimétisme et d'énergie renouvelable. Diverses machines imitant les oiseaux, les poissons, ont été développées. Les technologies dites « vertes » sont devenues incontournables dans le paysage économique contemporain. C'est autour de ces problématiques que le travail de recherche a été organisé. Les objectifs des travaux présentés dans ce manuscrit sont triples. Le premier consiste en la caractérisation électriquement et mécaniquement des polymères et composites, réalisés au laboratoire à partir de matrice de polyuréthane et de P (VDF-TrFE-CFE). Les deux autres concernent l'étude des composites polymères électrostrictifs fabriqués au laboratoire sur le plan de l'actionnement et de la récupératio11 d'énergie.