A complete study of electroactive polymers for energy scavenging: modelling and experiments

Recent progresses in ultra low power microelectronics propelled the development of several microsensors and particularly the self powered microsystems (SPMS). One of their limitations is their size and their autonomy due to short lifetime of the batteries available on the market. To ensure their ecological energetic autonomy, a promising alternative is to scavenge the ambient energy such as the mechanical one. Nowadays, few microgenerators operate at low frequency. They are often rigid structures that can perturb the application or the environment; none of them are perfectly flexible. Thus, our objective is to create a flexible, non-intrusive scavenger using electroactive polymers. The goal of this work is to design a generator which can provide typically 100 ?W to supply a low consumption system. We report in this paper an analytical model which predicts the energy produced by a simple electroactive membrane, and some promising experimental results.Comment: Submitted on behalf of EDA Publishing Association (http://irevues.inist.fr/EDA-Publishing

Influence de la précontrainte et de la température sur les propriétés électrique du VHB4910

International audienceLes élastomères diélectriques sont de plus en plus utilisés pour créer des transducteurs dans de nombreux domaines industriels : interface haptique, robotique, biomimétisme, énergie. Dans le domaine de l'énergie, le développement de générateurs électrostatiques souples tient une large place. Toutefois, le courant de fuite diminue l'efficacité et la durée de vie des dispositifs utilisant ces matériaux. Cette étude concerne donc l'influence des facteurs externes (étirement, température) sur les propriétés électriques du polyacrylate VHB4910, un des matériaux largement utilisés pour créer des générateurs. Nous relevons que le courant de fuite augmente avec l'augmentation de l'étirement. Ce comportement peut se combiner avec l'effet de la température

Les normes comptables et le monde post-Enron.

Que révèlent les scandales financiers récents (Enron, Worldcom...) ? Les failles des normes comptables, l'imbrication trop forte de certains métiers (par exemple l'audit et le conseil), l'insuffisance de la "corporate governance" et plus généralement des modes de régulation ? Comment retrouver la confiance dans un mode post-Enron ? Telles sont les questions que les deux rapports, celui de Jacques Mistral et celui de Christian de Boissieu et de Jean-Hervé Lorenzi, abordent. Après avoir mis en lumière les principales lacunes des normes comptables (évaluation des revenus et des charges, réévaluation du bilan...), le rapport de Jacques Mistral présente les deux approches de réformes des normes comptables en cours (IAS/IFRS et US GAAP) et s'interroge notamment sur leurs possibilités de convergence. Il explore également les nouveaux horizons de la communication financière, l'information extra-comptable et l'utilisation d'Internet. Le rapport de Christian de Boissieu et de Jean-Hervé Lorenzi fait une description de la filière du chiffre (métiers, structures de marché...) et constate qu'un certain nombre de sujets post-Enron sont intimement liés (normes comptables, transparence de l'information...). Le rapport s'interroge ensuite sur les équilibres essentiels à trouver ou à respecter entre la réglementation, les codes de bonne conduite, l'autorégulation ou encore le renforcement de l'éthique des affaires. Les deux rapports sont commentés par Elie Cohen et Dominique Plihon.Normes comptables;

Une étude expérimentale et son modèle émergent de raideur du pli de papier

Le pliage de papier à débordé des seules applications de l'origami déployable ces dernières décades pour entrer dans le champ de l'ingénierie. Cependant, les informations sur le comportement du pli de papier sont encore parcellaires. Cette communication propose une première approche pour caractériser ce comportement, en vue de la simulation mécanique du pliage/dépliage au-delà de la seule analyse cinématique de l'origami rigide. Le modèle développé ici à partir d'expériences sur le comportement monotone du pli utilise un ressort de torsion macroscopique non-linéaire réparti. Les influences de l'angle de pliage et de la longueur du pli sont extraites automatiquement d'un ensemble de données expérimentales peu structurées, en faisant apparaître à la fois un comportement déterministe et une variabilité due au procédé de pliage

Progress in electromechanically active polymers: selected papers from EuroEAP 2017:Editorial

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Synthesis of anthraquinone based electroactive polymers: A critical review

Conducting polymers or synthetic monomers have revolutionized the world and are at the heart of scientific research having a scope of vast diverse applications in many technological fields. The conducting and redox polymers have been investigated as energy storage systems because of their better sustainability, ease of synthesis, and environmental compatibility. Owing to the conducting properties of quinones, they gain too much importance among the researchers. Keeping in view the importance and sustainability of conducting polymers, for the first time, this study compiles a detailed overview of synthetic approaches followed by investigations on electrochemical properties and future directions. This study critically examines the synthetic process of simple monomers, substituted monomers, and polymers of anthraquinone (AQ) under the classification of low- and high-molecular-weight AQ–based derivatives, their working principles, and their electrochemical applications, which enable us to explore their novel possible application in automotive, solar cell devices, aircraft aileron, and biomedical equipment. Irrefutably, we confirm that high-molecular-weight polymeric AQ compounds are best in comparison with low-molecular-weight AQ monomers because they have pre-eminent properties over monomeric systems. Because of the significant properties of AQ, polymeric systems are high demanding and have emerged as a hot topic among the researchers these days. In the current scenario, this study is of immense importance because it identifies and discusses the right and sustainable combination and paves the way to utilize these novel materials in different technologies

Intrinsically Tuning the Electromechanical Properties of Elastomeric Dielectrics:A Chemistry Perspective

Dielectric elastomers have the capability to be used as transducers for actuation and energy harvesting applications due to their excellent combination of large strain capability (100–400%), rapid response (10−3 s), high energy density (10–150 kJ m−3), low noise, and lightweight nature. However, the dielectric properties of non‐polar elastomers such as dielectric permittivity ε r , breakdown strength E b , and dielectric loss ε ″, need to be enhanced for real world applications. The introduction of polar groups or structures into dielectric elastomers through covalently bonding is an attractive approach to ‘intrinsically’ induce a permanent polarity to the elastomers, and can eliminate the poor post‐processing issues and breakdown strength of extrinsically modified materials, which have often been prepared by incorporation of fillers. This review discusses the chemical methods for modification of dielectric elastomers, such as hydrosilylation, thiol‐ene click chemistry, azide click chemistry, and atom transfer radical polymerization. The effects of the type and concentration of polar groups on the dielectric and mechanical properties of the elastomers and their performance in actuation and harvesting systems are discussed. State‐of‐the‐art developments and perspectives of modified dielectric elastomers for deformable energy generators and transducers are provided

Récupération d'énergie mécanique par polymères électroactifs pour microsystèmes autonomes communicants

Electroactive polymers are studied and compared to create an innovating mechanical scavenging application. Electroactives polymers include electronic (piezoelectric, dielectric...) and ionic (IPMC, gels...) polymers. Thanks to a complete state of art, six polymers have been chosen, characterised and analytically modelled. This comparative study reveals dielectric polymers which have a very important energy density (1.5J.g-1). Then, a detailed electromechanical analytic modelling for dielectric polymer has been realized. This modelling is based on an electric and mechanical characterization of the polymer, and takes care of the parameters variation. Adaptable to any structure and solicitation, this modelling is validated by first simple measurements.Finally, an innovating application is developed: scavenging mechanical energy during human motion in the level of knee. A prototype has been designed thanks to the analytical modelling, and tested in situ. Ways to create power management is opened.Le but de ce travail de thèse est d'explorer la potentialité des polymères électroactifs pour une application de récupération d'énergie mécanique ambiante.Les polymères électroactifs incluent la famille électronique (piézoélectrique, diélectrique...) et la famille ionique (IPMC, ionic gels...). Grâce à un état de l'art complet, six types de polymères ont été sélectionnés, modélisés analytiquement (couplage électromécanique) et caractérisés. De cette première partie comparative ressortent les polymères diélectriques à la forte densité d'énergie récupérable (1.5J.g-1). La seconde partie de ce travail de thèse concerne la mise en place d'un modèle analytique électro-mécano-thermique le plus fiable possible et adaptable à tous types de structures et de sollicitations. Pour ce faire, une large campagne de mesures électriques et mécaniques a été opérée afin de déterminer finement le comportement physique du matériau, les variations des paramètres intrinsèques et les pertes associées. Ce modèle analytique est validé par une série de tests sur des cas simples de structures.La dernière partie de ce travail de thèse concerne le développement d'une application novatrice : la récupération d'énergie mécanique au niveau du genou lors de la marche humaine. Le convertisseur a été dimensionné grâce au modèle développé, puis testé in situ. Finalement, des pistes pour la gestion électrique autonome de l'application sont proposées