ENERGY

Projet MITEC 1

Informations Générales
Le projet, mené par l’équipe MITEC porte sur le développement de rectennas réalisées sur des substrats à base de polymères biosourcés. Ce projet est mené en collaboration avec l’Unité Transformations et Agroressources (UTA, Univ Artois, ULR 7519).
Description du Projet
Dans ce projet, nous nous intéressons à la récupération d’énergie électromagnétique. L’idée est de récupérer l’énergie électromagnétique ambiante pour la convertir en énergie électrique capable d’alimenter des dispositifs électroniques pour différents types d’applications tels que l’IoT ou des dispositifs RFID. L’objectif final est de réaliser des dispositifs récupérateurs d’énergie électromagnétique biosourcés, flexibles, biocompatibles et biodégradables.
Avancement et Résultats
Dans un premier temps, nous avons conçu et fabriqué un système de conversion RF-DC fonctionnant à deux fréquences. Puis, nous avons réalisé le système de récupération d’énergie électromagnétique, appelé rectenna (rectifying antenna) qui résulte de l’association du convertisseur RF-DC et d’une antenne bi-bande, le tout étant effectué sur un même substrat de polymère biosourcé (thèse d’Abdelghafour SID). Ce travail a fait l’objet, en particulier, d’une présentation lors de l’EuMW en 2024. Même si ce premier système est encore  perfectible d’un point de vue efficacité énergétique, il participe à la démonstration que le matériau proposé est prometteur dans la perspective du développement d’une électronique RF souple et plus écologique.
Perspectives et Développements Futurs
Ce premier démonstrateur va servir de base au développement de nouveaux dispositifs. Il existe dans la littérature des travaux qui proposent des techniques pour augmenter la tension de sortie et l’efficacité, nous travaillons à leur adaptation à des substrats biosourcés. Nous sommes également à la recherche de nouvelles stratégies pour l’amélioration des performances globales de ce type de récupérateur d’énergie.

Projet MITEC 2

Informations Générales
Le projet, mené par l’équipe MITEC, en collaboration avec l’Unité Matériaux et Transformations (UMET, UMR-CNRS 8207, Univ Lille) et l’Unité Transformations et Agroressources (UTA, Univ Artois, ULR 7519), porte sur la réalisation de générateurs thermoélectriques à partir de matériaux biosourcés.

Description du Projet
Ce projet a pour objectif de développer de nouveaux matériaux biosourcés pour réaliser des générateurs thermoélectriques originaux. Ces matériaux sont élaborés par l’UTA en collaboration avec l’UMET.

Avancement et Résultats
Un premier prototype de générateur thermoélectrique fonctionnant en conditions réelles a été réalisé à l’IEMN et testé à l’UMET.

Perspectives et Développements Futurs
À long terme, le projet ambitionne de réaliser un TEG biosourcé ayant des performances au moins équivalentes à celles obtenues avec par exemple un TEG réalisé avec du tellurure de bismuth.

Projet PLASMOSC

Informations Générales
Dirigé par Kekeli N’KONOU (Équipe Physique), Kamal LMIMOUNI (Équipe NCM) et Mathieu Halbwax (Équipe OPTO), est financé par l’IEMN dans le cadre de son appel à projet interne. Il est mené en collaboration avec le laboratoire XLIM (UMR CNRS 7252) à Limoges pour la fabrication des dispositifs.
Pour toute information, contacter Kekeli N’KONOU (kekeli.nkonou iemn.fr).

Description du Projet
Le projet PLASMOSC vise à améliorer les performances des cellules solaires organiques ternaires (CSOs) en intégrant des nanostructures plasmoniques de type cœur-coquille dans la couche active des dispositifs. Ces structures plasmoniques permettent d’augmenter l’absorption lumineuse tout en garantissant la stabilité et l’efficacité des cellules. L’approche repose sur des simulations avancées, ainsi que sur des travaux expérimentaux visant à optimiser les propriétés optoélectroniques des CSOs. L’objectif est de dépasser les 20 % de rendement de conversion de puissance à l’échelle laboratoire.
Le projet bénéficie du soutien des équipes CARBON pour la fabrication des électrodes, des plateformes PCMP et CMNF pour la caractérisation approfondie des dispositifs, ainsi que de la collaboration étroite avec le laboratoire XLIM (UMR CNRS 7252) pour la fabrication des dispositifs.

Avancement et Résultats
Le projet est actuellement en phase de simulation et de développement des matériaux, avec des résultats prometteurs concernant l’impact des nanoparticules plasmoniques sur les propriétés optoélectroniques des CSOs. La prochaine étape consistera à intégrer expérimentalement les nanoparticules plasmoniques dans la couche active des CSOs et à finaliser l’intégration des électrodes PI@GR. Les premiers dispositifs imprimés seront bientôt testés, ce qui permettra de valider les avancées obtenues à ce jour.

Perspectives et Développements Futurs
À court terme, les travaux se concentreront sur la validation expérimentale des dispositifs plasmoniques, en particulier sur l’optimisation des paramètres de fabrication et la caractérisation des performances optoélectroniques. À plus long terme, l’objectif est de développer des modules imprimés à haute efficacité, avec une efficacité de 15 % en grandes surfaces, et de transitionner vers l’industrialisation à travers le processus lab-to-fab pour des applications photovoltaïques à grande échelle.

Projet SOUTENAVIB

dans le cadre du CPER EE4.0 de la Région Hauts-de-France 

Informations Générales
Le projet SOUTENAVIB, dirigé par Mohamed RGUITI, est mené par l’équipe du Laboratoire de Matériaux Céramiques et de Mathématiques (CERAMATHS), Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF) en collaboration avec le laboratoire de l’Institut d’Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN, site de Valenciennes, UPHF) et du Laboratoire ROBERVAL de l’Université de Technologie de Compiègne (UTC).
Débuté en Janvier 2025, il est prévu pour une durée de 18 mois. Pour toute information, contacter Sébastien Grondel (Sebastien.Grondel uphf.fr) ou Samuel Dupont (Samuel.Dupont uphf.fr).

Description du Projet
Ce projet vise a développer des systèmes autonomes de diagnostic vibratoire de machines électriques en intégrant des approches innovantes afin de prévenir des défaillances et d’améliorer leur durée de vie. La méthodologie repose sur l’utilisation de nouveaux types de dispositifs piézoélectriques pour, d’une part, détecter des anomalies au sein de la machine électrique, et d’autre part, auto-alimenter en énergie électrique le système de diagnostic. Trois verrous sont à lever pour permettre le développement de ces systèmes : 1) tester l’efficacité de nouveaux dispositifs piézoélectriques pour l’analyse des vibrations d’une machine électrique ; 2) identifier les systèmes de récupération d’énergie vibratoire et de traitement du signal qui doivent être mis en place ; 3) déterminer le niveau de leur soutenabilité . Les premières réunions entre les trois partenaires (CERAMATHS, IEMN, ROBERVAL) ont permis de définir de façon détaillée les activités a réaliser sur la conception, la simulation et la fabrication de premiers dispositifs de diagnostics autonomes en énergie. 

Avancement et Résultats
Des mesures préliminaires viennent d’être réalisées par les laboratoires ROBERVAL et IEMN en utilisant des dispositifs piézoélectrique non optimisés, fournis par le CERAMATHS. Les premiers résultats obtenus vont permettre de déterminer les conditions vibratoires des machines électriques sélectionnées et d’autre part de réaliser des dispositifs mieux adaptés à leurs spectres fréquentiels. 

Perspectives et Développements Futurs A court terme, l’objectif est d’analyser les performances des dispositifs non optimisés en termes de diagnostic et de récupération d’énergie vibratoire. A plus long terme, le projet ambitionne d’optimiser ces dispositifs en misant sur des innovations telles que le choix de matériaux et de procédés de fabrication à faible impact environnemental ainsi que sur une optimisation de la conception de la transduction électromécanique et de l’interface électronique pour un meilleur diagnostic et une plus grande récupération d’énergie.