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

par Claire Jean-Mistral

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Skandar Basrour.

Soutenue en 2008

à Grenoble 1 .


  • Résumé

    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.

  • Titre traduit

    Scavenging mechanical energy with electroactive polymers for wireless autonomous devices


  • Résumé

    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.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (175 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 147-154 (93 réf.)

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  • Cote : T P2008/168
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS08/GRE1/0168/D
  • Bibliothèque : Université Grenoble Alpes (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque et Appui à la Science Ouverte. Bibliothèque universitaire Joseph-Fourier.
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  • Cote : TS08/GRE1/0168

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  • Cote : 2008GRE10168
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