Autosuffisance énergétique pour les bâtiments et la 6G
Des capteurs de la taille d'une pièce de monnaie, sans plomb et sans pile pourraient à l'avenir constituer l'épine dorsale de l'infrastructure numérique dans les bâtiments, les transports et les télécommunications. Dirigé par la ZHAW, en collaboration avec l'Imperial College London, le Politecnico di Milano ainsi que Multiwave Technologies et STMicroelectronics, le projet MetaVEH représente un véritable bond en avant en matière d'innovation pour la surveillance des structures, tout en établissant de nouvelles normes de durabilité.
Les solutions de détection classiques souffrent de lourdeur. Elles contiennent des substances nocives pour l’environnement comme le plomb ou les terres rares, nécessitent une maintenance coûteuse et génèrent souvent des déchets spéciaux en raison des batteries. Les nouveaux capteurs sont basés sur du nitrure d’aluminium sans plomb et utilisent des métamatériaux spéciaux créés par impression 3D. Ces métamatériaux focaux concentrent l’énergie vibratoire, par exemple les vibrations du trafic ferroviaire ou routier, exactement là où elle est nécessaire sur le capteur (« Rainbow Trapping »). L’énergie vibratoire est ainsi convertie en électricité pour le capteur avec une efficacité maximale
Le résultat est un prototype de seulement 300 micromètres de long, soit plus petit qu’une roue à cinq dents, qui tire son énergie directement de l’environnement, fonctionne entièrement sans batterie et envoie des données sans fil en temps réel.
Du pont à la station 6G
Les applications potentielles sont nombreuses. Dans le domaine de la surveillance des bâtiments, les capteurs permettent une surveillance continue et sans entretien des ponts, des tunnels et des gratte-ciel, notamment dans des endroits qui étaient jusqu’à présent difficilement accessibles. Ils fournissent des données continues sur la fatigue des matériaux, les vibrations ou les éventuels dommages et offrent la possibilité d’équiper les infrastructures critiques de systèmes d’alerte précoce. Par exemple, pour détecter les mouvements sismiques ou les dommages au terrain.
Un autre domaine s’ouvre avec la technologie 6G. Des microcapteurs à haute fréquence et autonomes en énergie permettront de créer un réseau de capteurs très dense, essentiel pour la prochaine génération de communications numériques. Cette nouvelle technologie deviendra un élément clé pour les véritables villes intelligentes.
Durabilité, éthique et valeur ajoutée réglementaire
L’absence de plomb et de terres rares n’est pas seulement bénéfique pour l’environnement. L’innovation est également avantageuse sur le plan réglementaire, car elle ne nécessite pas d’élimination spéciale et rend les chaînes d’approvisionnement mondiales plus indépendantes. L’utilisation de matériaux librement disponibles augmente également la faisabilité économique et l’évolutivité de telles solutions.
Partenariat interdisciplinaire et paysage de soutien
La technologie est le résultat d’un grand effort de recherche collectif. Depuis la modélisation mathématique à l’Imperial College, la recherche sur les matériaux à Zurich et Milan, jusqu’à la mise en œuvre industrielle par les partenaires du projet Multiwave et STMicroelectronics. Le projet a été soutenu par le programme européen Horizon 2020 et l’EIC Pathfinder, qui jettent des ponts ciblés entre la recherche fondamentale et les applications concrètes, permettant ainsi à la technologie de détection durable à l’échelle microscopique d’arriver là où elle est le plus nécessaire, sur les bâtiments, dans les zones reculées et dans les technologies de réseau du futur. La combinaison de l’autosuffisance énergétique, du choix de matériaux robustes et de la numérisation intégrée est exemplaire d’un secteur de la construction et des infrastructures qui allie transformation écologique et innovation technique. Le projet fournit ainsi un kit de construction pour un Internet des objets qui fonctionne avec l’environnement plutôt que contre lui. Tourné vers l’avenir et immédiatement utilisable dans la pratique