En cette période de transition énergétique, nous avons cherché à trouver une nouvelle source d’énergie, écologique et décarbonée. Nous nous sommes alors intéressés à la piézoélectricité : il s’agit de la propriété de certains matériaux à se polariser lorsqu’ils sont soumis à une contrainte. Découvert en 1880 par Pierre et Jacques Curie, cet étonnant phénomène est communément utilisé dans des capteurs de pressions ou encore pour créer des transducteurs acoustiques. 

Conception d’un générateur piézoélectrique fonctionnel

Nous avons cherché à créer un générateur piézoélectrique. Pour ce faire, nous avons étudié le fonctionnement de la piézoélectricité à la fois sur le plan théorique et expérimental en abordant différents domaines de la physique comme l’optique, l’électricité ou la physique des ondes. Nous avons réalisé des expériences pour comprendre comment ces matériaux se polarisent et génèrent de l'électricité sous l'effet d'une contrainte mécanique et, inversement, comment sous l’effet d’un champ magnétique, ils se déforment. Ces expériences nous ont permis de comprendre les différents effets de la piézoélectricité ainsi que ses possibles applications. 

Afin de convertir l'énergie mécanique en énergie électrique grâce à la piézoélectricité, plusieurs prototypes ont été réalisés, ce qui nous a permis de tester différentes configurations électroniques afin d'optimiser l'efficacité et la puissance du générateur. 

Nous avons également exploré les systèmes de stockage d'énergie tels que les batteries et les supercondensateurs, en évaluant leur capacité à stocker l'énergie générée de manière efficace et durable. Nous avons aussi étudié les moyens de stocker et d'utiliser l'énergie électrique produite par notre générateur. 

Enfin, nous avons cherché différentes sources d’énergie mécanique comme les ondes sonores ou la force exercée par les pas d’un individu dans le but d’optimiser la contrainte appliquée sur le matériau piézoélectrique. 

Une aventure enrichissante

Entre novembre 2022 et novembre 2023, nous avons réalisé ce projet en étant encadrés par deux professeurs à raison d’une heure par semaine au lycée, sans compter les nombreuses heures de travail en dehors de l’établissement tant pour approfondir chaque domaine que pour réaliser les différents prototypes. Néanmoins, ce challenge a été une expérience passionnante qui nous a permis d'approfondir nos connaissances en physique et de développer des compétences en termes de méthode expérimentale, de recherches ainsi que de développement d’un projet en équipe. 

Cela a aussi été l’occasion de travailler autrement, de visiter des laboratoires de recherche et d’enseignement de l’École normale supérieure et de discuter de nos idées avec des enseignants chercheurs et des ingénieurs pour avancer notre projet. 

Nous nous souviendrons longtemps de la soutenance de nos travaux devant un jury qui a constitué un exercice stimulant. 

N’hésitez pas à vous inscrire aux Olympiades de physique 2024-2025, à partir du 1er mai 2024 !