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EP3005547A1 - Dispositif de conversion d'energie thermique en energie electrique a molecules thermo-sensibles - Google Patents

Dispositif de conversion d'energie thermique en energie electrique a molecules thermo-sensibles

Info

Publication number
EP3005547A1
EP3005547A1 EP14725496.5A EP14725496A EP3005547A1 EP 3005547 A1 EP3005547 A1 EP 3005547A1 EP 14725496 A EP14725496 A EP 14725496A EP 3005547 A1 EP3005547 A1 EP 3005547A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
molecules
attachment
type
attachment molecules
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14725496.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Abdelkader Aliane
Philippe Coronel
Olivier Poncelet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication of EP3005547A1 publication Critical patent/EP3005547A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1892—Generators with parts oscillating or vibrating about an axis
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/002—Generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H02K99/10—Generators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/97—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a magnetic movable element
    • H03K2017/9706—Inductive element
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/96035—Touch switches by temperature detection, i.e. body heat
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/96038—Inductive touch switches

Definitions

  • the present invention relates to the field of devices for converting thermal energy into electrical energy, and provides for the realization of a device for converting thermal energy into electrical energy by means of a magnetic particle movement generated consecutively to a temperature variation.
  • WO2011 / 144525 A2 has for example a device for converting a mechanical energy into electrical energy, using a movable magnet mechanically actuated and which is disposed in the center of a coil. When the magnet is moved, its movement generates a current in the coil.
  • the present invention relates first of all to a device for converting thermal energy into electrical energy comprising: a support, a conductive circuit in which an induced current is intended to circulate, a set of magnetic particles attached to the support via fastening means adapted to hold the magnetic particles in at least a first position with respect to said conductive circuit when the device is subjected to a first temperature, the fastening means being formed of attachment molecules of less a first type, sensitive to temperature, so that when the attachment molecules of the first type are subjected to a given temperature variation of the first temperature to the second temperature, the attachment means move the magnetic particles of the first position to a second position with respect to said driver circuit, the displacement of the particles from the first position to the second position inducing a current in said conductive circuit.
  • the movement of the particles makes it possible to vary the magnetic field as seen by the conducting circuit and to generate an electric current induced in this conductive circuit.
  • magnetic particles By magnetic particles is meant magnetic particles. These particles may be based on a ferromagnetic material. The magnetization of the ferromagnetic material may be natural or may have been imparted for example by an electromagnet.
  • the attachment molecules may be polymer molecules that are sensitive to temperature, also known as heat-sensitive polymers.
  • the attachment molecules of the first type may be molecules having a LCST1 transition characteristic temperature located between said first temperature and said second temperature and be adapted for, when they are subjected to said given temperature variation, to go from a first configuration to a second configuration.
  • This configuration change is preferably reversible so that the heat-sensitive fastening molecules are further configured so that when subjected to an inverse temperature variation ie, between the second temperature and the first temperature, they pass from said second temperature. configuration to said first configuration.
  • the heat-sensitive fastening molecules can thus be provided so that, when subjected to a temperature variation from the second temperature to the first temperature, the fastening means move the magnetic particles from the second position to the first position with respect to said driver circuit.
  • the attachment molecules of the first type may be such that in the first configuration they have an affinity for the given water, whereas in the second configuration, the attachment molecules have an affinity for water that is the inverse of said given affinity. .
  • the attachment molecules are hydrophilic
  • the attachment molecules are hydrophobic
  • the attachment means further comprise attachment molecules of at least a second type.
  • the attachment molecules of the second type may also be temperature sensitive.
  • the attachment molecules of the second type may also be polymer molecules.
  • the magnetic particles can thus be attached to a first zone of the support by means of the attachment molecules of the first type and to a second zone of the support by means of attachment molecules of the second type.
  • the attachment molecules of the second type may be molecules having a characteristic transition temperature between a third temperature and a fourth temperature, the attachment molecules of the second type being further configured so that when subjected to a temperature change from the third temperature to the fourth temperature the attachment molecules of the second type change affinity for the water.
  • the attachment molecules of the first type may have an affinity for the water given at the first temperature, while the attachment molecules of the second type have another affinity for water, inverse of said affinity given at the first temperature, the attachment molecules of the second type having an affinity for the water given at a second temperature, the attachment molecules of the first type having an affinity for water inverse to said affinity given at said second temperature.
  • the attachment molecules of the first type are hydrophilic
  • the attachment molecules of the second type are hydrophobic
  • the second temperature the attachment molecules of the first type are hydrophobic
  • the attachment molecules of the second type are at the same time hydrophilic.
  • the attachment molecules may be such that they are capable of passing from a solvophilic character to a solvophobic character as a result of a temperature variation.
  • the attachment molecules may be temperature-sensitive polymer molecules chosen from one or more of the following polymers: PolyNipam, Polyvinylcaprolactam, Hydroxypropylcellulose, Polyoxazoline, Polyvinylmethylether, Polyethyleneglycol.
  • the magnetic particles may be attached to a first region of the support by means of attachment molecules and to a second region of the support by means of other attachment molecules, the conductive circuit being disposed on the support so as to form a conductive winding around an axis passing through said first zone and said second zone of the support, and producing a non-zero angle, in particular orthogonal, with respect to a main plane of the support.
  • the magnetic particles are formed of a body based on a magnetic material coated with a hook layer bonded to said attachment molecules.
  • the support may be a substrate based on polymeric material.
  • the support can also be provided based on a material and a thickness making it flexible.
  • the present invention also provides an energy recovery system comprising a device for converting thermal energy into electrical energy as defined above, as well as means for applying a variable thermal flux to said device for converting thermal energy into electrical energy. .
  • the present invention also provides a method for producing a device for converting thermal energy into electrical energy as defined above, in which the attachment molecules are based on a temperature-sensitive polymer, the process comprising at least a step of grafting the magnetic particles to said polymer molecules.
  • the method may further comprise forming in the first substrate at least a first cavity and at least a second cavity around the first cavity, said attachment molecules being fixed in the first cavity.
  • second cavity, the conductive circuit being formed in the second cavity.
  • the method may include steps of:
  • FIGS. 1A, 1B, 1C, 1D illustrate an example of a device for converting thermal energy into electrical energy as implemented according to the invention
  • FIGS. 2A-2F, 3A-3C and 4A-4B illustrate an exemplary method of producing a device for converting thermal energy into electrical energy according to the invention
  • FIGS. 5A-5B illustrate grafting reactions of polymer particles on a substrate that can be implemented during the manufacture of a device according to the invention.
  • FIG. 1A illustrates a general principle of operation of such a device provided with a support 100, intended to be subjected to a thermal flux ⁇ , and on which magnetic particles 150 are arranged.
  • the device also comprises a conductive circuit 120, which may be in the form of a winding, for example a spiral, disposed around the magnetic particles 150.
  • the magnetic particles 150 are magnetized and can be based on of a material, in particular ferromagnetic, having a natural magnetization or having a magnetization generated by means of an electromagnet.
  • the magnetic particles 150 are bonded or attached to the support 100 by means of attachment means 140 sensitive to temperature, themselves linked or attached to the support 100 and intended to move the particles 150 relative to the conductive circuit 120, depending a variation of the temperature at which these attachment means 140 are subjected.
  • a temperature variation acting on the attachment means 140 is capable of triggering a movement of the magnetic particles (magnet) relative to the support 100 and to the conducting circuit 120, this movement making it possible to vary the magnetic field as seen by the conducting circuit 120 and generating an induced electric current in this conductive circuit 120.
  • the origin of this electric current is an electric field which is orthogonal to said magnetic field.
  • the device makes it possible to produce an induced current by means of the movement of the magnetic particles 150 magnetized with respect to the conductive winding 120, this movement being itself triggered by the fastening means 140 reacting to a temperature variation. a heat flux ⁇ that has been recovered.
  • the heat flux ⁇ that can be recovered can come from a source of light radiation, for example a laser source.
  • the attachment means 140 of the magnetic particles 150 are molecules, called thermosensitive molecules or thermostimulables, that is to say molecules sensitive to temperature, the configuration of which is susceptible to to be modified, by a variation of temperature beyond and / or below a characteristic temperature of these molecules, and without change of state of the molecules, and while preserving the constituent chemical elements of the molecules.
  • thermosensitive molecules molecules sensitive to temperature
  • the configuration change of the molecules following a temperature variation is such that their volume as well as some of their properties are modified.
  • the configuration change of the attachment molecules of the device is preferably reversible when they undergo an inverse temperature variation.
  • the molecules may, for example, have a variable solvophile / solvophobic character as a function of temperature.
  • the attachment molecules 140 may be molecules having an affinity to the variable water molecules as a function of temperature, and which are configured to be able to pass for example from a hydrophilic state to a hydrophobic state when they undergo a given variation temperature.
  • the molecules 140 are preferably chosen so that this change in affinity to water is reversible, the molecules 140 then being capable of passing from a hydrophobic state to a hydrophilic state when they are subjected to an inverse temperature variation.
  • the attachment molecules 140 may be molecules with a molecular weight greater than 200 so that the change in affinity allows a change of arrangement, for example a significant wetting angle variation.
  • the attachment molecules 140 may in particular be molecules of actionable polymers liable to undergo a modification of their physical properties under the action of a temperature variation exceeding or passing below a threshold temperature, characteristic of these molecules, called LCST (LCST for "lower critical solution temperature” or lower critical solubility).
  • LCST LCST for "lower critical solution temperature” or lower critical solubility
  • the attachment molecules 140 of the magnetic particles 150 may be, for example, thermosensitive or thermo-activatable polymer molecules of the poly (N-isopropylacrylamide) or PNIPAM type. Such a polymer undergoes a reversible macromolecular transition from a hydrophilic state to a hydrophobic state around its lower critical temperature of solubility LCST. This transition is rapid and is between 30 ° C and 37 ° C. Thus, when the attachment molecules 140 are for example based on PNIPAM and subjected to a first temperature Ti, located below the LCST transition temperature, they have a hydrophilic character and are soluble in water.
  • attachment molecules 140 based on PNIPAM When the attachment molecules 140 based on PNIPAM are subjected to a second temperature T 2 > Ti and located above their transition temperature, they have a hydrophobic nature and insoluble in water.
  • hydroxypropylcellulose having an LCST between 40 ° C. and 56 ° C.
  • polyoxazoline having an LCST of the order of 70 ° C
  • polyvinyl methyl ether having an LCST of the order of 45 ° C
  • polyethylene glycol having an LCST between 100 ° C and 130 ° C.
  • the attachment means 140 of the magnetic particles 150 may be formed of several types of thermo-sensitive or thermo-activatable polymers, with different respective LCST transition temperatures, so as to be able to cover different ranges of temperature, that is to say to be able to set in motion the magnetic particles 150 for temperature variations in different temperature ranges and possibly distinct.
  • FIG. 1B illustrates a particular detailed embodiment in which the support 100 of the particles 150 is in the form of a flexible substrate 101 and based on a polymer material, for example PEN (polyethylene naphthalate) or PET (polyethylene terephthalate) , or PI (Polyimide), on which the conductive circuit 120 is also arranged.
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PI Polyimide
  • the substrate 101 comprises a central cavity 102 in which the magnetic particles 150 and the attachment molecules 140 are disposed, as well as a peripheral cavity 104, arranged around the central cavity 102, and in which the conductive circuit 120 is housed.
  • the conducting circuit 120 is formed of a set of conductive tracks 121 wound around the central cavity 102 in which the magnetic particles 150 are located.
  • These magnetic particles 150 may be formed of a body 151 based on magnetic material, in particular ferromagnetic such as for example nickel, neodymium iron boron (Nd 2 Fei 4 B), Samarium cobalt (SmCos), an alloy of Nickel and Cobalt (NiCo), a material based on Strontium and ferrite such as SrFei 2 0i9, or based on Barium and ferrite such as BaFei 2 Oig.
  • the body 151 is coated with a layer 152 for attaching the particles with the attachment molecules.
  • the layer 152 may also have a role of protection against oxidation.
  • This attachment layer 152 may for example be based on SiO 2 so as to facilitate adhesion with heat-sensitive polymer molecules such as PNIPAM, they themselves fixed or attached to the substrate 101.
  • the particles 150 may have a diameter or a critical dimension, for example of the order of 50 nm.
  • the body 151 may have a diameter or critical dimension, for example between 10 nm and 40 nm, while the layer 152 may have a thickness of between 40 nm and 10 nm.
  • the magnetic particles 150 are intended to be displaced in one direction, producing a non-zero angle with respect to the main plane of the substrate 101, in particular orthogonal or substantially orthogonal to the main plane of the substrate 101 (the principal plane of the substrate being defined as a plane passing through it and parallel to the plane [O; x; y] in Figure 1B).
  • the advantage of having a movement of the particles along the z axis in this example makes it possible to maximize the electric field E and thus the current generated in the conducting circuit 120.
  • the magnetic particles 150 are attached, for example by grafting, to different types of temperature-sensitive polymer attachment molecules 141, 142, these attachment molecules 141, 142 being themselves fixed or attached to the substrate 101, for example by grafting.
  • the magnetic particles 150 are, in this example, attached to a first region 131 of the support by means of thermosensitive polymer molecules 141 of a first type, having a characteristic transition temperature LCST1 which can be situated for example between 20 ° C. and 50 ° C. So when the temperature goes up and exceeds the LCST1 transition characteristic temperature, the thermostimulatory molecules 141 of the first type may for example become hydrophobic and undergo a change in volume.
  • LCST1 characteristic transition temperature
  • LCST temperature for a thermostimulable polymer family can be achieved by forming a copolymer, the copolymer optionally having a charge or an amphiphilic moiety.
  • the magnetic particles 150 are also attached to a second zone 132 of the support via thermosensitive polymer molecules 142 of a second type.
  • the attachment molecules 142 of the second type may have a characteristic LCST2 transition temperature different from that LCST1 of the attachment molecules of the first type, and such that LCST2 is located between a third temperature T3 ( different from T1 and T2) and a fourth temperature T4.
  • the attachment molecules 142 of the second type can then be configured so that when they are subjected to a temperature change from the third temperature to the fourth temperature, their affinity for water is changed by passing for example a hydrophilic character with a hydrophobic character or vice versa.
  • the heat-sensitive attachment molecules 142 of the second type have a temperature-dependent affinity for water in a manner opposite to that of the heat-sensitive attachment molecules of the first type.
  • the molecules 141 of the first type are at the same time hydrophilic, while at another temperature, when molecules of the second type 142 are hydrophilic, the molecules of the first type 141 are hydrophobic.
  • Such an embodiment can be obtained for example when the heat-sensitive attachment molecules 141 of the first type are PNIPAM molecules having a characteristic transition temperature LCST1 located for example in a temperature range between 20 ° C and 50 ° C.
  • the thermosensitive attachment molecules 142 of the second type may be, for their part, molecules having a characteristic temperature UCST2 (UCST for "upper critical solution temperature") in a temperature range between 20 ° C and 50 ° C.
  • the attachment molecules 142 may for example be of hydrogel type and pass from a hydrophobic character to a hydrophilic character above a temperature greater than UCST2.
  • the attachment molecules 142 may for example be based on PDMAPS (poly-3-dimethyl (methacryloyloxyethyl) ammonium propane sulphonate) having, for example, a UCST of between 32 ° C. and 35 ° C. or based on poly (propylsulfonatedimethylammoniumethylmethacrylate) of which the UCST is of the order of 30 ° C.
  • attachment molecules 141, 142 may have a variable solvophile / solvophobic character as a function of temperature.
  • thermo-stimulable polymer molecules 141 and / or 142 induce the movement of the magnetic particles 150 which are grafted onto the thermostimulable molecules 141, 142.
  • the current density flowing in the circuit is proportional to the movement of the magnetic particles 150.
  • the first zone 131 on which the heat-sensitive polymer molecules 141 are grafted is located at the bottom of the central cavity 102, while the second zone 132 on which the heat-sensitive polymer molecules 142 are grafted, is itself arranged. in front of the first zone 131, on a portion of the support forming a cover 160 for the central cavity 102.
  • a vertical oscillatory movement can thus be implemented.
  • the cover 160 covering the central cavity 102 may include openings 163 to allow a fluid to enter and exit the central cavity 102.
  • the openings 163 may in particular allow moisture to enter the cavity 102.
  • the temperature-sensitive molecules 141, 142 exhibit a variation in affinity to the water molecule as a function of temperature, it may be important to allow a good moisture input into the central cavity 102.
  • the water or moisture can be confined in the cavity 102 by providing on the inner walls of this cavity one or more zones having a good affinity with water such as polyimide (PI), polydimethylsiloxane (PDMS), or even depositing a layer SAM (self-assembled monolayer) polar such as a layer of 2,2- (ethylenedioxy) diethanethiol, Hexa (ethylene glycol) dithiol, Tetra (ethylene glycol) dithiol, (11- Mercaptoundecyl tetra (ethylene glycol), (11-Mercaptoundecyl) hexa (ethylene glycol), triethylene glycol mono-11-mercaptoundecyl ether.
  • PI polyimide
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • SAM self-assemble
  • This SAM layer or layers can be formed on a metal zone for example such as gold (Au), and / or silver (Ag), and / or copper (Cu).
  • FIGS. 1C-1D a movement of the particles 150 within a conversion device of the type of that described above is illustrated.
  • the magnetic particles 150 are firstly held by the molecules 141, 142 in a first position with respect to said conductive circuit 120 when the device is subjected to a first temperature Tl ⁇ LCST1 (with LCST1 the transition temperature of the molecules of the first type ). In this first position the particles 150 are situated at a height h 1 (measured in the z direction in FIG. 1C), for example of the order of 500 nm, with respect to the substrate 101.
  • a change in temperature from the first temperature to a second temperature above the temperature results in a displacement of the attachment molecules that move the magnetic particles 150 from the first position to a second position with respect to said conductive circuit 120.
  • This displacement of the magnetic particles from the first position to the second position induces a current in said conductive circuit 120.
  • the particles 150 are located at a height h 2 for example of the order of 1 ⁇ , compared to substrate 101.
  • thermosensitive fastening molecules 140 and the magnetic particles 150 which are grafted onto them directly on conductive tracks of a conductive circuit, the conducting circuit playing in this case the role of support.
  • FIGS. 2A-2F, 3A-3C and 4A-4B An example of a method for producing a device for converting thermal energy into electrical energy, according to the invention, will now be described in connection with FIGS. 2A-2F, 3A-3C and 4A-4B.
  • the starting material is a substrate 101, which can be flexible and based on a polymeric material such as, for example, PEN (polyethylene naphthalate), or PET (polyethylene terephthalate), or PI (polyimide).
  • the substrate 101 may have a thickness (measured in a direction orthogonal to the [0, x, y] plane of the orthogonal coordinate system [0, x, y, z] in FIG. 2A) for example between 25 ⁇ and 125 ⁇ .
  • first cavities 102, 104 are produced, including a central cavity 102 and a peripheral cavity 104 arranged around the central cavity 102.
  • the cavities 102, 104 may be formed for example by an etching, which may be carried out by means of a laser or with the aid of a plasma for example based on (0 2 + SF 6) or wet type with for example, a solution of the methylbenzoate type.
  • the central cavity 102 and the peripheral cavity 104 may be separated by walls 103 formed by etching of the substrate 101.
  • the height H of the cavities 102, 104 (measured in a direction orthogonal to the plane [0, x, y] of the orthogonal coordinate system [0, x, y, z] in FIG. 2A) may be for example between 1 ⁇ and 5 ⁇ .
  • conductive zones 105a, 105b are formed on certain localized regions of the substrate 101, in particular located in the peripheral cavity 104.
  • a deposit of conductive material for example by sputtering.
  • the deposited material may be a metal, for example stainless such as gold and have a thickness for example between 30 nm and 300 nm.
  • At least one insulating zone 107 is formed by depositing a dielectric material, for example by screen printing or by ink jet.
  • the dielectric material may be chosen so as to have a low dielectric constant and may for example be polyimide or a fluorinated polymer with a thickness of, for example, between 100 nm and 1 ⁇ . This deposit may be followed by annealing of a duration for example between 10 minutes and 20 minutes at a temperature for example of the order of 100 ° C.
  • a conductive circuit 120 is then formed in the peripheral cavity 104 (FIG. 2D).
  • This circuit 120 may be in the form of a conductive winding produced by deposition of a metal layer, for example based on Ag, or Au, or Cu, according to a technique which may be for example PVD (deposit physical vapor phase) through a mask or screen printing, or by an inkjet technique.
  • the thickness of the deposited metal layer may be for example between 100 nm and 5 ⁇ .
  • This conductive circuit 120 has one end disposed on the conductive zone 105a while another end is in contact with another conductive zone 105b, the the remainder of the winding being disposed either on the substrate 100 or on the insulating zone 107.
  • a first attachment zone 131 is formed on the substrate 100 on which magnetic particle attachment means are intended to be arranged later.
  • This zone 131 may for example be based on copper oxide formed by screen printing, or by ink jet.
  • the deposition is carried out in a thickness of, for example, between 100 nm and 1 ⁇ at the bottom of the central cavity 104.
  • thermostimulable or thermosensitive molecules 141 of a first type for example thermosensitive polymers
  • the grafted molecules 141 may already be provided at one of their ends with magnetic particles 150, formed of a body 151 based on a magnetic ferromagnetic material such as, for example, Ni or Nd 2 Fei 4 B, or SmCos, or NiCo, or SrFei 2 0i9, or BaFei Oig 2 and coated with a primer 152 which can also play the role of protective layer and for example be based on Si0 2.
  • the temperature at which the fixing or grafting step of the molecules 141 is carried out may depend on their LCST1 transition temperature.
  • the magnetic particles 150 may have been previously grafted onto the molecules 141, using a graft promoting solvent, for example dichloromethane.
  • the magnetic particles may have natural magnetization or have been magnetized by means of an electromagnet.
  • thermosensitive or thermostimulable molecules 141 of the first type may be, for example, PNIPAM molecules having a water affinity variable in a temperature range, for example between 20 ° C. to 50 ° C., and passing from a hydrophilic character. to a hydrophobic character when subjected to a temperature beyond their LCST1 transition temperature.
  • the method also comprises, previously, or simultaneously, or after carrying out the steps which have just been described in connection with FIGS. 2A-2F, the production on another substrate 201, for example a PEN-based polymer substrate, or PET base, or based on PI, thickness for example between 25 ⁇ and 50 ⁇ , a second zone 232 attachment on which magnetic particle attachment molecules are intended to be arranged later ( Figure 3A ).
  • another substrate 201 for example a PEN-based polymer substrate, or PET base, or based on PI, thickness for example between 25 ⁇ and 50 ⁇ , a second zone 232 attachment on which magnetic particle attachment molecules are intended to be arranged later (Figure 3A ).
  • the fixing zone 232 may for example be based on copper oxide CuO and have a thickness for example between 100 nm and 1 ⁇ .
  • the attachment zone 232 may be a copper zone obtained by reducing a layer of copper oxide (FIG. 3A).
  • thermosensitive or thermostimulable molecules grafted onto the second substrate 201 are of a second type, different from that of the grafted molecules on the first substrate 101.
  • thermosensitive or thermostimulable molecules 142 of the second type may be temperature-sensitive polymers having an LCST2 transition temperature.
  • thermosensitive or thermostimulable molecules 142 of the second type may have an affinity for variable water in a temperature range, for example between 20 ° C. and 50 ° C., and which in this range varies inversely with that or opposite to that of thermosensitive or thermo-stimulable molecules 141 of the first type.
  • thermosensitive or thermo-stimulable molecules 142 of the second type may have an affinity for the variable water molecules in a temperature range that is different from that in which the affinity for the molecules of water water of thermosensitive or thermo-stimulable molecules 141 of the first type varies.
  • one or more adhesive zones 260 are formed to allow assembly with the first substrate 101 and the second substrate 201.
  • Adhesive zones 260 may in particular be made on the second substrate 201, for example in a peripheral region of the latter (FIG. 3C).
  • the adhesive zones 260 may for example be formed by screen printing or by manual dispensing of a layer, for example epoxy, which is not conductive or NCP (NCP for "Non Conductive Paste”).
  • the adhesive zones 260 can be made using a SAM layer (SAM for "Self-Assembled Monolayer” or mono-layer auto assembly) of isocyanate type and comprising ethyl, amine or benzyl groups.
  • Such a SAM layer can make it possible to ensure a bonding between the two substrates 101 and 201, in particular when these substrates 101, 201 are based on PEN or PET.
  • This SAM layer may be deposited on the PEN or PET material of the second substrate 201 after having carried out a preliminary treatment with a UV / O3 (ultraviolet / ozone) plasma of several minutes on a peripheral region of the substrate 201. This treatment, the areas on which thermostimulable molecules have been placed, and in particular the attachment zone 231, can be masked in order to avoid being damaged.
  • UV / O3 ultraviolet / O3
  • the second substrate 200 is then transferred to the first substrate 100 (FIG. 4A). This transfer can be achieved by bonding using alignment marks provided on the substrates 101, 201.
  • the two substrates 101, 201 can be bonded by applying the adhesion zones 260, formed, for example, of epoxy glue (NCP) or of the SAM layer (self-assembled monolayer) on top of the walls 103 separating the cavities 102. , 104.
  • NCP epoxy glue
  • SAM self-assembled monolayer
  • This bonding step may be followed by annealing at 100 ° C. for about ten minutes in order to solidify the adhesive layer or create bonds between the two substrates 101, 201.
  • the second substrate 201 may make it possible to form a closure cap for the central cavity 102.
  • Openings 163 can then be made in the second substrate 201 forming a cover, for example using a laser.
  • openings 163 allow a fluid exchange between the outside of the device and the inside of the central cavity 102, and in particular to allow moisture to enter the central cavity 102.
  • the grafting steps of the attachment molecules on the support illustrated respectively in FIG. 2F and in FIG. 3B can be carried out by means of a silane coupling agent carrying an isocyanate group.
  • a silane coupling agent carrying an isocyanate group carrying an isocyanate group.
  • An example of a reaction is given here with a polyethylene glycol (PEG) isocyanate.
  • PEG polyethylene glycol
  • a covalent urethane bond is thus formed.
  • silane coupling agents carrying an isocyanate function may be employed:
  • the substrate 101 or 201 on which the graft is made can be dipped in an anhydrous solution of H (OCH 2 CH 2 ) nOCO NH (CH 2 ) 3 Si (OEt) 3 and CH 2 Cl 2 .
  • Figure 5A illustrates two types of reactions leading to the formation of grafted molecules on a substrate 101.
  • This type of grafting is not necessarily limited to a polymer substrate but can be implemented on other types of substrates, for example based on metal and oxide.
  • thermosensitive polymer may be:
  • PEG polyvinylmethylether, hydroxypropylcellulose
  • urea polyvinyl methyl ether
  • the surface of the substrate 101 may be modified and the thermostimulable polymer bearing a reactive function on the surface (which may be the surface of a nanoparticle) may be reacted.
  • FIG. 5B illustrates another example of grafting in which the reaction of an alanine bis-catechol on a substrate 101 leads to the formation of a catecholate, the NH 2 of the amino acid function of alanine remaining free to react. with a thermosensitive polymer chain bearing a reactive group.
  • this reactive group is a succinimidyl ester group.
  • This table illustrates the reactivity of different PEG agents measured by hydrolysis at pH 8, 25 ° C, and measured by the UV absorbance of the hydrolyzed succinimidyl (NHS) group.
  • the surface of the substrate on which the graft is carried carries NH 2 pendant amino groups, preferably primary, PEG succinimidyl esters could also react.
  • These primary amino groups can be obtained by hydrolysis of silane coupling agents such as:
  • grafting mode uses the method called “diazonium-induced anchoring process” (DIAP).
  • DIBP diazonium-induced anchoring process
  • An aryl diazonium salt is grafted onto the surface of the substrate leaving an aniline group neutralized with HCl, which can be reactivated to primary amine by adding a base. We then return to the previously described grafting cases where the surface is covered with amino-primary groups.
  • An example of a particular application of a device according to the invention may be that of a tactile device, for example a keyboard, provided with keys operated by means of a detection of a temperature variation due to the presence of 'a finger.
  • the finger thus plays, in this example, the role of thermal energy source for activating thermosensitive molecules which, when they change their configuration, make it possible to move magnetic particles, this displacement inducing a current in a conductive circuit.
  • This generated current can be translated by a dedicated electronic reading circuit of the touch device which then makes it possible to address the activated key.
  • a power supply of the touch keyboard is not essential.

Landscapes

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Abstract

Réalisation d'un système de récupération d'énergie thermique et conversion de cette énergie thermique en énergie électriques par le biais de molécules thermosensibles (141, 142) auxquelles sont rattachées des particules magnétiques (150), les molécules thermosensibles étant aptes à déplacer lesdites particules magnétiques par rapport à un circuit conducteur afin de produire un courant induit dans ce circuit.

Description

DISPOSITIF DE CONVERSION D'ENERGIE THERMIQUE EN ENERGIE ELECTRIQUE
A MOLECULES THERMO-SENSIBLES
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs permettant de convertir une énergie thermique en énergie électrique, et prévoit la réalisation d'un dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique par le biais d'un mouvement de particules magnétiques généré consécutivement à une variation de température.
Elle s'applique notamment à la réalisation d'un système de récupération d'énergie doté d'un tel dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique.
ART ANTERIEUR Afin d'alimenter des dispositifs électroniques ou des microsystèmes tout en limitant l'utilisation de batteries, de nombreux types de systèmes de récupération d'énergie sont apparus.
Le document « WO2011/144525 A2 » présente par exemple un dispositif permettant de convertir une énergie mécanique en énergie électrique, en utilisant un aimant déplaçable actionné mécaniquement et qui est disposé au centre d'une bobine. Lorsque l'aimant est déplacé, son mouvement permet de générer un courant dans la bobine.
Les circuits électroniques, lors de leur fonctionnement, produisent de la chaleur. Cette chaleur n'est généralement pas utilisée et doit être évacuée afin de ne pas détériorer les circuits. D'autres sources de chaleur dont la chaleur dégagée est inutilisée sont également présentes dans notre environnement. I l se pose le problème de trouver un nouveau système de récupération d'énergie thermique dans lequel une conversion d'énergie thermique en énergie électrique serait mise en œuvre.
EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention concerne tout d'abord un dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique comprenant : un support, un circuit conducteur dans lequel un courant induit est destiné à circuler, un ensemble de particules magnétiques rattachées au support par le biais de moyens d'attache aptes à maintenir les particules magnétiques dans au moins une première position par rapport audit circuit conducteur lorsque le dispositif est soumis à une première température, les moyens d'attache étant formés de molécules d'attache d'au moins un premier type, sensibles à la température, de sorte que lorsque les molécules d'attache du premier type sont soumis à une variation donnée de température de la première température vers la deuxième température, les moyens d'attache déplacent les particules magnétiques de la première position vers une deuxième position par rapport audit circuit conducteur, le déplacement des particules magnétiques de la première position vers la deuxième position induisant un courant dans ledit circuit conducteur.
Ainsi le mouvement des particules permet de faire varier le champ magnétique vu par le circuit conducteur et de générer un courant électrique induit da ns ce circuit conducteur.
Par particules magnétiques on entend des particules aimantées. Ces particules peuvent être à base d'un matériau ferromagnétique. L'aimantation du matériau ferromagnétique peut être naturelle ou avoir été conférée par exemple par un électro-aimant.
Les molécules d'attache peuvent être en particulier des molécules de polymère(s) sensible(s) à la température encore appelés polymères thermosensibles.
Les molécules d'attache du premier type peuvent être des molécules ayant une température caractéristique de transition LCST1 située entre ladite première température et ladite deuxième température et être adaptées pour, lorsqu'elles sont soumises à ladite variation donnée de température, passer d'une première configuration vers une deuxième configuration.
Ce changement de configuration est de préférence réversible de sorte que les molécules d'attache thermosensibles sont configurées en outre pour que lorsqu'elles sont soumises à une variation inverse de température i.e., entre la deuxième température et la première température, elles passent de ladite deuxième configuration vers ladite première configuration.
Les molécules d'attache thermosensibles peuvent être ainsi prévues de sorte que, lorsqu'elles sont soumises à une variation de température de la deuxième température vers la première température, les moyens d'attache déplacent les particules magnétiques de la deuxième position vers la première position par rapport audit circuit conducteur.
Les molécules d'attache du premier type peuvent être telles que dans la première configuration elles ont une affinité pour l'eau donnée, tandis que dans la deuxième configuration, les molécules d'attache ont une affinité pour l'eau inverse de ladite affinité donnée.
Ainsi, lorsque par exemple, dans la première configuration les molécules d'attache sont hydrophiles, dans la deuxième configuration les molécules d'attache sont hydrophobes.
Avantageusement, les moyens d'attache comportent en outre des molécules d'attache d'au moins un deuxième type.
Les molécules d'attache du deuxième type peuvent être également sensibles à la température. Les molécules d'attache du deuxième type peuvent être également des molécules de polymère(s).
Les particules magnétiques peuvent être ainsi rattachées à une première zone du support par le biais des molécules d'attache du premier type et à une deuxième zone du support par le biais de molécules d'attache du deuxième type.
Selon une première possibilité de mise en œuvre, les molécules d'attache du deuxième type peuvent être des molécules ayant une température caractéristique de transition située entre une troisième température et une quatrième température, les molécules d'attache du deuxième type étant configurées en outre de sorte que lorsqu'elles sont soumises à une variation de température de la troisième température vers la quatrième température les molécules d'attache du deuxième type changent d'affinité pour l'eau.
Selon cette première possibilité, on peut effectuer une conversion d'énergie thermique en énergie électrique sur plusieurs gammes de températures.
Selon une deuxième possibilité de mise en œuvre, les molécules d'attache du premier type peuvent avoir une affinité pour l'eau donnée à la première température, tandis que les molécules d'attache du deuxième type ont une autre affinité pour l'eau, inverse de ladite affinité donnée à la première température, les molécules d'attache du deuxième type ayant une affinité pour l'eau donnée à une deuxième température, les molécules d'attache du premier type ayant une affinité pour l'eau inverse de ladite affinité donnée à ladite deuxième température.
Selon cette deuxième possibilité, on peut effectuer une conversion d'énergie thermique en énergie électrique sur plusieurs gammes de températures.
Dans ce cas, si par exemple à la première température les molécules d'attache du premier type sont hydrophiles, tandis que les molécules d'attache du deuxième type sont hydrophobes, la deuxième température les molécules d'attache du premier type sont hydrophobes, les molécules d'attache du deuxième type étant quant à elles dans le même temps hydrophiles.
Plus généralement, les molécules d'attache peuvent être telles qu'elles sont susceptibles de passer d'un caractère solvophile à un caractère solvophobe à la suite d'une variation de température.
Avantageusement, les molécules d'attache peuvent être des molécules de polymère sensibles à la température choisies parmi un ou plusieurs polymères suivants : PolyNipam, Polyvinylcaprolactame, Hydroxypropylcellulose, Polyoxazoline, Polyvinylméthyléther, Polyéthylèneglycol.
Les particules magnétiques peuvent être rattachées à une première zone du support par le biais de molécules d'attache et à une deuxième zone du support par le biais d'autres molécules d'attache, le circuit conducteur étant disposé sur le support de manière à former un enroulement conducteur autour d'un axe passant par ladite première zone et ladite deuxième zone du support, et réalisant un angle non-nul, en particulier orthogonal, par rapport à un plan principal du support.
Avantageusement les particules magnétiques sont formées d'un corps à base d'un matériau magnétique enrobé d'une couche d'accroché liée auxdites molécules d'attache.
Selon une possibilité de mise en œuvre, le support peut être un substrat à base de matériau polymère. Le support peut être également prévu à base d'un matériau et selon une épaisseur le rendant flexible.
La présente invention prévoit également un système de récupération d'énergie comportant un dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique tel que défini précédemment, ainsi que des moyens pour appliquer un flux thermique variable audit dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique.
La présente invention prévoit également un procédé de réalisation d'un dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique tel que défini plus haut, dans lequel les molécules d'attache sont à base de polymère sensible à la température, le procédé comprenant au moins une étape de greffage des particules magnétiques auxdites molécules de polymère.
Selon une possibilité de mise en œuvre, le procédé peut comprendre en outre la formation dans le premier substrat d'au moins une première cavité et d'au moins une deuxième cavité autour de la première cavité, lesdites molécules d'attache étant fixées dans la deuxième cavité, le circuit conducteur étant formé dans la deuxième cavité.
Le procédé peut comprendre des étapes de :
- fixation d'un premier ensemble de molécules d'attache de polymère sur le premier substrat,
- fixation d'un deuxième ensemble de molécules d'attache de polymère sur un deuxième substrat, puis assemblage du premier substrat et du deuxième substrat. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
- les figures 1A, 1B, 1C, 1D illustrent un exemple de dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique tel que mis en œuvre suivant l'invention ;
- les figures 2A-2F, 3A-3C et 4A-4B illustrent un exemple de procédé de réalisation d'un dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique suivant l'invention ;
- les figures 5A-5B illustrent des réactions de greffage de particules polymères sur un substrat susceptibles d'être mises en œuvre lors de la fabrication d'un dispositif suivant l'invention.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Un exemple de dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique, tel que mis en œuvre suivant l'invention, va à présent être décrit en liaison avec les figures 1A - 1D.
La figure 1A illustre un principe général de fonctionnement d'un tel dispositif doté d'un support 100, destiné à être soumis à un flux thermique φ, et sur lequel des particules magnétiques 150 sont disposées.
Le dispositif comporte également un circuit conducteur 120, qui peut être sous forme d'un enroulement, par exemple en spirale, disposé autour des particules magnétiques 150. Les particules magnétiques 150 sont aimantées et peuvent être à base d'un matériau, en particulier ferromagnétique, ayant une aimantation naturelle ou ayant une aimantation générée par le biais d'un électro-aimant.
Les particules magnétiques 150 sont liées ou rattachées au support 100 par le biais de moyens d'attache 140 sensibles à la température, eux-mêmes liés ou rattachés au support 100 et prévus pour déplacer les particules 150 par rapport au circuit conducteur 120, en fonction d'une variation de la température à laquelle ces moyens d'attache 140 sont soumis.
Le principe de fonctionnement de la conversion est basé notamment sur la loi de Faraday/Lenz : rot E=-dB/dt avec E : le champ électrique, B : le champ magnétique et t : le temps.
Une variation de température agissant sur les moyens d'attache 140 est susceptible de déclencher un mouvement des particules magnétique (aimant) par rapport au support 100 et au circuit conducteur 120, ce mouvement permettant de faire varier le champ magnétique vu par le circuit conducteur 120 et de générer un courant électrique induit dans ce circuit conducteur 120. L'origine de ce courant électrique est un champ électrique qui est orthogonal audit champ magnétique.
Ainsi, le dispositif permet de produire un courant induit à l'aide du mouvement des particules magnétiques 150 aimantées par rapport à l'enroulement conducteur 120, ce mouvement étant lui-même déclenché par les moyens d'attache 140 réagissant à une variation de température d'un flux thermique φ que l'on a récupéré.
Le flux thermique φ que l'on récupère peut provenir d'une source de rayonnement lumineux, par exemple une source laser.
Dans le dispositif suivant l'invention, les moyens d'attache 140 des particules magnétiques 150 sont des molécules, dites thermosensibles ou encore appelées thermo-stimulables, c'est-à-dire des molécules sensibles à la température dont la configuration est susceptible d'être modifiée, par une variation de température au-delà et/ou au deçà d'une température caractéristique de ces molécules, et ce sans changement d'état des molécules, et tout en conservant les éléments chimiques constitutifs des molécules. Le changement de configuration des molécules suite à une variation de température est tel que leur volume ainsi que certaines de leurs propriétés sont modifiées.
Le changement de configuration des molécules d'attache du dispositif est de préférence réversible lorsqu'elles subissent une variation inverse de température.
Les molécules peuvent par exemple avoir un caractère solvophile/solvophobe variable en fonction de la température.
Les molécules d'attache 140 peuvent être des molécules ayant une affinité aux molécules d'eau variable en fonction de la température, et qui sont configurées pour pouvoir passer par exemple d'un état hydrophile à un état hydrophobe lorsqu'elles subissent une variation donnée de température. Les molécules 140 sont de préférence choisies de sorte que ce changement d'affinité à l'eau est réversible, les molécules 140 étant alors susceptibles de passer d'un état hydrophobe à un état hydrophile lorsqu'elles sont soumises à une variation inverse de température. Les molécules d'attache 140 peuvent être en particulier des molécules de masse moléculaire supérieure à 200 pour que le changement d'affinité permette un changement d'agencement, par exemple une variation d'angle de mouillage significative.
Les molécules d'attache 140 peuvent être en particulier des molécules de polymères actionnables susceptibles de subir une modification de leurs propriétés physiques sous l'action d'une variation de température dépassant ou passant au dessous d'une température seuil, caractéristique de ces molécules, appelée de transition LCST (LCST pour « lower critical solution température » ou température critique inférieure de solubilité).
Les molécules d'attache 140 des particules magnétiques 150 peuvent être par exemple des molécules polymères thermosensibles ou thermo-activables de type poly(N-isopropylacrylamide) ou PNIPAM. Un tel polymère subit une transition macromoléculaire réversible, d'un état hydrophile à un état hydrophobe, autour de sa température critique inférieure de solubilité LCST. Cette transition est rapide et située entre 30°C et 37°C. Ainsi, lorsque les molécules d'attache 140 sont par exemple à base de PNIPAM et soumises à une première température Ti, située sous la température de transition LCST, elles ont un caractère hydrophile et soluble dans l'eau.
Lorsque les molécules d'attache 140 à base de PNIPAM sont soumises à une deuxième température T2 > Ti et situées au-dessus de leur température de transition, elles ont un caractère hydrophobe et insoluble dans l'eau.
D'autres types de polymères actionnables peuvent être utilisés en fonction du domaine de température ciblé, par exemple le Polyvinylcaprolactame (présentant une LCST = 37°C), l'Hydroxypropylcellulose (présentant une LCST comprise entre 40°C et 56°C), le Polyoxazoline (présentant une LCST de l'ordre de 70°C), le Polyvinylméthyléther (présentant une LCST de l'ordre de 45°C), Polyéthylèneglycol (présentant une LCST comprise entre 100°C et 130°C).
Selon une possibilité de mise en œuvre, les moyens d'attache 140 des particules magnétiques 150 peuvent être formés de plusieurs types de polymères thermo-sensibles ou thermo-activables, avec des températures de transition LCST respectives distinctes, ce de manière à pouvoir couvrir différentes gammes de température, c'est-à-dire de pouvoir mettre en mouvement les particules magnétiques 150 pour des variations de températures selon des gammes différentes de température et éventuellement distinctes.
La figure 1B illustre un exemple de réalisation détaillé particulier dans lequel le support 100 des particules 150 est sous forme d'un substrat 101 flexible et à base de matériau polymère, par exemple du PEN (Polyéthylène naphthalate), ou du PET (Polyéthylène téréphthalate), ou du PI (Polyimide), sur lequel le circuit conducteur 120 est également disposé.
Le substrat 101 comporte une cavité 102 centrale dans laquelle les particules magnétiques 150 et les molécules d'attache 140 sont disposées, ainsi qu'une cavité 104 périphérique, agencée autour de la cavité 102 centrale, et dans laquelle le circuit conducteur 120 est logé. Le circuit conducteur 120 est dans cet exemple formé d'un ensemble de pistes conductrices 121 s'enroulant autour de la cavité centrale 102 dans laquelle sont situées les particules magnétiques 150. Ces particules magnétiques 150 peuvent être formées d'un corps 151 à base de matériau magnétique, en particulier ferromagnétique tel que par exemple du Nickel, du Néodyme Fer Bore (Nd2Fei4B), du Samarium Cobalt (SmCos), un alliage de Nickel et de Cobalt (NiCo), un matériau à base de Strontium et ferrite tel que le SrFei20i9, ou à base de Barium et de ferrite tel que le BaFei2Oig. Le corps 151 est enrobé d'une couche 152 d'accrochage des particules avec les molécules d'attache. La couche 152 peut également avoir un rôle de protection contre l'oxydation. Cette couche d'accrochage 152 peut être par exemple à base de Si02 afin de permettre de faciliter l'accroche avec des molécules de polymère thermosensibles tel que le PNIPAM, elles même fixées ou rattachées au substrat 101.
Les particules 150 peuvent avoir un diamètre ou une dimension critique par exemple de l'ordre de 50 nm.
Le corps 151 peut avoir un diamètre ou dimension critique par exemple compris(e) entre 10 nm et 40 nm, tandis que la couche 152 peut avoir une épaisseur compris(e) entre 40 nm et 10 nm.
Les particules magnétiques 150 sont dans cet exemple destinées à être déplacées dans une direction, réalisant un angle non-nul par rapport au plan principal du substrat 101 en particulier orthogonale ou sensiblement orthogonale au plan principal du substrat 101 (le plan principal du substrat étant défini comme un plan passant par ce dernier et parallèle au plan [O; x ; y] sur la figure 1B). L'avantage d'avoir un mouvement des particules selon l'axe z permet dans cet exemple de maximiser le champ électrique E et donc le courant généré dans le circuit conducteur 120.
Les particules magnétiques 150 sont rattachées, par exemple par greffage, à différents types de molécules d'attache 141, 142 polymère sensibles à la température, ces molécules d'attache 141, 142 étant, elles mêmes fixées ou rattachées au substrat 101, par exemple par greffage.
Les particules magnétiques 150 sont, dans cet exemple, rattachées à une première zone 131 du support par le biais de molécules polymères thermosensibles 141 d'un premier type, ayant une température caractéristique de transition LCST1 qui peut être située par exemple entre 20°C et 50°C. Ainsi, quand la température augmente et dépasse la température caractéristique de transition LCSTl, les molécules thermo- stimulables 141 du premier type peuvent par exemple devenir hydrophobes et subir un changement de volume.
Il est possible de modifier la température caractéristique de transition LCST des polymères thermosensibles en leur ajoutant un sel (pour diminuer leur température caractéristique de transition LCST) ou en ajoutant un tensio-actif ou un solvant approprié du polymère (pour augmenter leur température caractéristique de transition LCST).
De la même manière, une modification de la température LCST pour une famille de polymère thermo-stimulable peut être réalisée par formation d'un copolymère, le copolymère portant au choix une charge ou un groupement amphiphile.
Dans cet exemple de réalisation, les particules magnétiques 150 sont également rattachées à une deuxième zone 132 du support par le biais de molécules polymères thermosensibles 142 d'un deuxième type.
Selon une possibilité de mise en œuvre, les molécules d'attache 142 du deuxième type peuvent avoir une température caractéristique de transition LCST2 différente de celle LCSTl des molécules d'attache du premier type, et telle que LCST2 est située entre une troisième température T3 (différente de Tl et T2) et d'une quatrième température T4.
Les molécules d'attache 142 du deuxième type peuvent être alors configurées de sorte que lorsqu'elles sont soumises à une variation de température de la troisième température vers la quatrième température, leur affinité pour l'eau est modifiée en passant par exemple d'un caractère hydrophile à un caractère hydrophobe ou inversement.
En variante, les molécules d'attache 142 thermosensibles du deuxième type ont une affinité pour l'eau qui varie en fonction de la température d'une manière inverse de celle des molécules d'attache 141 thermosensibles du premier type.
Dans ce mode de réalisation particulier, à une température donnée, lorsque molécules 142 du deuxième type sont hydrophobes, les molécules 141 du premier type sont dans le même temps hydrophiles, tandis qu'à une autre température, lorsque molécules du deuxième type 142 sont hydrophiles, les molécules du premier type 141 sont hydrophobes.
Un tel mode de réalisation peut être obtenu par exemple lorsque les molécules d'attache 141 thermosensibles du premier type sont des molécules PNIPAM ayant une température caractéristique de transition LCST1 située par exemple dans une gamme de températures entre 20°C et 50°C.
Les molécules d'attache 142 thermosensibles du deuxième type peuvent être, quant à elles, des molécules présentant une température caractéristique UCST2 (UCST pour « upper critical solution température ») dans une gamme de températures entre 20°C et 50°C. Les molécules d'attache 142 peuvent être par exemple de type hydrogel et passer d'un caractère hydrophobe à un caractère hydrophile au dessus d'une température supérieure à UCST2. Les molécules d'attache 142 peuvent être par exemple à base de PDMAPS (poly-3-dimethyl(methacryloyloxyethyl) ammonium propane sulfonate) présentant par exemple une UCST comprise entre 32°C et 35°C ou à base de poly(propylsulfonatedimethylammoniumethylmethacrylate) dont l'UCST est de l'ordre de 30°C.
Plus généralement, Les molécules d'attache 141, 142 peuvent avoir un caractère solvophile/solvophobe variable en fonction de la température.
Une variation de la température sur le dispositif induit un mouvement mécanique des molécules polymères thermo-stimulables 141 et/ou 142 entraînant le mouvement des particules magnétique 150 qui sont greffés sur les molécules thermo- stimulables 141, 142. La densité de courant circulant dans le circuit est proportionnelle au mouvement des particules magnétiques 150.
Dans cet exemple de réalisation, la première zone 131 sur laquelle les molécules polymères thermosensibles 141 sont greffées est située au fond de la cavité centrale 102, tandis que la deuxième zone 132 sur laquelle les molécules polymères thermosensibles 142 sont greffées, est quant à elle disposée en vis-à-vis de la première zone 131, sur une partie du support formant un capot 160 pour la cavité centrale 102. On peut mettre en œuvre ainsi un mouvement oscillatoire vertical. Le capot 160 recouvrant la cavité centrale 102 peut comporter des ouvertures 163 pour permettre à un fluide de pénétrer dans, et sortir de, la cavité centrale 102. Les ouvertures 163 peuvent en particulier permettre à de l'humidité de pénétrer dans la cavité 102.
Lorsque les molécules 141, 142 sensibles à la température présentent une variation d'affinité à la molécule d'eau en fonction de la température, il peut s'avérer important de permettre un bon apport en humidité dans la cavité centrale 102. Pour améliorer cet apport en humidité, on peut confiner l'eau ou l'humidité dans la cavité 102 en prévoyant sur les parois internes de cette cavité une ou plusieurs zones présentant une bonne affinité avec l'eau comme par exemple du polyimide (PI), du Polydimethylsiloxane (PDMS), ou même en déposant une couche SAM (mono couche autoassemblée) polaire comme par exemple une couche de 2,2-(Ethylenedioxy) diethanethiol, Hexa(ethylene glycol) dithiol, Tetra(ethylene glycol) dithiol, (11- Mercaptoundecyl)tetra(ethylene glycol), (ll-Mercaptoundecyl)hexa(ethylene glycol), Triéthylene glycol mono-ll-mercaptoundecyl ether.
Cette ou ces couches SAM peuvent être formées sur une zone de métal par exemple tel que de l'Or (Au), et/ou de l'argent (Ag), et/ou du Cuivre (Cu).
Sur les figures 1C-1D, un mouvement des particules 150 au sein d'un dispositif de conversion du type de celui décrit précédemment est illustré.
Les particules magnétiques 150 sont tout d'abord maintenues par les molécules 141, 142 dans une première position par rapport audit circuit conducteur 120 lorsque le dispositif est soumis à une première température Tl < LCST1 (avec LCST1 la température de transition des molécules du premier type). Dans cette première position les particules 150 sont situées à une hauteur hi (mesurée dans la direction z sur la figure 1C) par exemple de l'ordre de 500 nm, par rapport au substrat 101.
Une variation de température de la première température vers une deuxième température supérieure à la température, entraine un déplacement des molécules d'attache qui déplacent les particules magnétiques 150 de la première position vers une deuxième position par rapport audit circuit conducteur 120. Ce déplacement des particules magnétiques de la première position vers la deuxième position induit un courant dans ledit circuit conducteur 120. Dans cette deuxième position, les particules 150 sont situées à une hauteur h2 par exemple de l'ordre de 1 μιη, par rapport au substrat 101.
Selon un autre exemple de réalisation, on peut agencer les molécules d'attache 140 sensibles à la température et les particules magnétiques 150 qui leur sont greffées, directement sur des pistes conductrices d'un circuit conducteur, le circuit conducteur jouant dans ce cas le rôle de support.
Un exemple de procédé de réalisation d'un dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique, suivant l'invention, va à présent être décrit en liaison avec les figures 2A-2F, 3A-3C et 4A-4B.
Le matériau de départ est un substrat 101, qui peut être flexible et à base d'un matériau polymère tel que par exemple du PEN (Polyéthylène naphthalate), ou du PET (Polyéthylène téréphtalate), ou du PI (Polyimide). Le substrat 101 peut avoir une épaisseur (mesurée dans une direction orthogonale au plan [0,x,y] du repère orthogonal [0,x,y,z] sur la figure 2A) comprise par exemple entre 25 μιη et 125 μιη.
Dans le substrat 101, on réalise tout d'abord, des cavités 102, 104, dont une cavité centrale 102 et une cavité périphérique 104 agencée autour de la cavité centrale 102.
Les cavités 102, 104 peuvent être formées par exemple par une gravure, qui peut être réalisée au moyen d'un laser ou à l'aide d'un plasma par exemple à base de (02 + SF6) ou de type humide à l'aide par exemple d'une solution de type méthylbenzoate.
La cavité centrale 102 et la cavité périphérique 104 peuvent être séparées par des parois 103 formées par gravure du substrat 101.
La hauteur H des cavités 102, 104 (mesurée dans une direction orthogonale au plan [0,x,y] du repère orthogonal [0,x,y,z] sur la figure 2A) peut être comprise par exemple entre 1 μιη et 5 μιη.
Ensuite (figure 2B), on forme des zones 105a, 105b conductrices de reprise de contact sur certaines régions localisées du substrat 101, en particulier situées dans la cavité périphérique 104. Pour cela, on peut effectuer, à travers un masque M, un dépôt de matériau conducteur, par exemple par pulvérisation cathodique. Le matériau déposé peut être un métal, par exemple inoxydable tel que de l'or et avoir une épaisseur comprise par exemple entre 30 nm et 300 nm.
Puis (figure 2C), sur une zone conductrice donnée 105b parmi les zones
105a, 105b conductrices de reprise de contact, on forme au moins une zone isolante 107 par dépôt d'un matériau diélectrique, par exemple par sérigraphie ou par jet d'encre.
Le matériau diélectrique peut être choisi de manière à avoir une constante diélectrique faible et peut être par exemple du polyimide ou un polymère fluoré d'épaisseur comprise par exemple entre 100 nm et 1 μιη. Ce dépôt peut être suivi d'un recuit d'une durée par exemple comprise entre 10 minutes et 20 minutes à une température par exemple de l'ordre de 100°C.
On forme ensuite un circuit conducteur 120 dans la cavité périphérique 104 (figure 2D). Ce circuit 120 peut être sous forme d'un enroulement conducteur réalisé par dépôt d'une couche métallique, par exemple à base d'Ag, ou d'Au, ou de Cu, selon une technique qui peut être par exemple du PVD (dépôt physique en phase vapeur) à travers un masque ou par sérigraphie, ou par une technique de type jet d'encre.
L'épaisseur de la couche métallique déposée peut être comprise pa r exemple entre 100 nm et 5 μιη.
Une gravure peut être ensuite réalisée afin de définir des pistes conductrices 121 pour le circuit conducteur 120. Ce circuit conducteur 120 comporte une extrémité disposée sur la zone conductrice 105a tandis qu'une autre extrémité se trouve en contact avec une autre zone conductrice 105b, le reste de l'enroulement étant disposé soit sur le substrat 100 soit sur la zone isolante 107.
Ensuite (figure 2E), dans la cavité centrale 102, on forme une première zone 131 de fixation sur le substrat 100 sur laquelle des moyens d'attache de particules magnétiques sont destinés à être disposés ultérieurement. Cette zone 131 peut être par exemple à base d'oxyde de cuivre formée par dépôt par sérigraphie, ou par jet d'encre. Le dépôt est effectué selon une épaisseur comprise par exemple entre 100 nm et 1 μιη au fond de la cavité 104 centrale. En variante, on peut prévoir une zone de fixation à base de cuivre formée par dépôt d'oxyde de cuivre suivi d'un recuit de désoxydation réalisé par exemple à l'aide d'impulsions de rayonnement UV.
Ensuite (figure 2F), on réalise un greffage d'un premier ensemble de molécules thermo-stimulables ou thermosensibles 141 d'un premier type, par exemple des polymères thermosensibles, sur la zone 131 de fixation.
Les molécules 141 greffées peuvent être déjà pourvues à une de leurs extrémités de particules magnétiques 150, formées d'un corps 151 à base d'un matériau ferromagnétique aimanté tel que par exemple du Ni ou du Nd2Fei4B, ou du SmCos, ou du NiCo, ou du SrFei20i9, ou du BaFei2Oig et enrobées par une couche d'accrochage 152 qui peut également jouer le rôle de couche de protection et être par exemple à base de Si02. La température à laquelle l'étape de fixation ou de greffage des molécules 141 est effectuée peut dépendre de leur température de transition LCST1. Les particules magnétiques 150 peuvent avoir été greffées préalablement sur les molécules 141, à l'aide d'un solvant favorisant le greffage, par exemple du dichlorométhane. Les particules magnétiques peuvent avoir une aimantation naturelle ou avoir été aimantées par le biais d'un électro-aimant.
Les molécules thermosensibles ou thermo-stimulables 141 du premier type peuvent être par exemple des molécules PNIPAM ayant une affinité pour l'eau variable dans une gamme de température, par exemple entre 20°C à 50°C, et passant d'un caractère hydrophile à un caractère hydrophobe lorsqu'elle sont soumises à une température allant au delà de leur température de transition LCST1.
Le procédé comprend également, préalablement, ou simultanément, ou après réalisation des étapes qui viennent d'être décrites en liaison avec les figures 2A-2F, la réalisation sur un autre substrat 201, par exemple un substrat polymère à base de PEN, ou à base de PET, ou à base de PI, d'épaisseur comprise par exemple entre 25 μιη et 50 μιη, d'une deuxième zone 232 de fixation sur laquelle des molécules d'attache de particules magnétiques sont destinées à être disposées ultérieurement (figure 3A).
La zone de fixation 232 peut être par exemple à base d'oxyde de cuivre CuO et avoir une épaisseur comprise par exemple entre 100 nm et 1 μιη. Selon un autre exemple, la zone de fixation 232 peut être une zone de cuivre obtenue par réduction d'une couche d'oxyde de cuivre (figure 3A).
On en réalise sur le deuxième substrat 201 une greffe sur la deuxième zone de fixation 232 d'un ensemble de molécules thermosensibles ou thermo-stimulables 142 (figure 3B). Les molécules thermosensibles ou thermo-stimulables 142 greffées sur le deuxième substrat 201 sont d'un deuxième type, différent de celui des molécules greffées sur le premier substrat 101.
Les molécules thermosensibles ou thermo-stimulables 142 du deuxième type peuvent être des polymères sensibles à la température et ayant une température de transition LCST2.
Les molécules thermosensibles ou thermo-stimulables 142 du deuxième type peuvent avoir une affinité pour l'eau variable dans une gamme de température, par exemple entre 20°C à 50°C, et qui, dans cette gamme varie de manière inverse de celle ou opposée à celle des molécules thermosensibles ou thermo-stimulables 141 du premier type. Par exemple, le PDMAPS (poly-3-dimethyl(methacryloyloxyethyl) ammonium propane sulfonate présente une température caractéristique de transition UCST=32°C.
Selon une autre possibilité de mise en œuvre, les molécules thermosensibles ou thermo-stimulables 142 du deuxième type peuvent avoir une affinité pour les molécules d'eau variable dans une gamme de température qui est différente de celle dans laquelle l'affinité pour les molécules d'eau des molécules thermosensibles ou thermo-stimulables 141 du premier type varie.
Ensuite, on forme une ou plusieurs zones adhésives 260 pour permettre un assemblage avec le premier substrat 101 et le deuxième substrat 201.
Des zones adhésives 260 peuvent être en particulier réalisées sur le deuxième substrat 201, par exemple dans une région périphérique de ce dernier (figure 3C).
Les zones adhésives 260 peuvent être par exemple formées par impression par sérigraphie ou par dispense manuelle d'une couche, par exemple de type époxy, qui n'est pas conductrice ou de type NCP (NCP pour « Non Conductive Paste »). En variante, les zones adhésives 260 peuvent être réalisées à l'aide d'une couche SAM (SAM pour « Self-Assembled Monolayer » ou mono-couche auto assemblée) de type isocyanate et comportant des groupements éthyl, aminé ou benzyl.
Une telle couche SAM peut permettre d'assurer un collage entre les deux substrats 101 et 201, en particulier lorsque ces substrats 101, 201 sont à base de PEN ou de PET. Cette couche SAM peut être déposée sur le matériau PEN ou PET du deuxième substrat 201 après avoir réalisé un traitement préalable à l'aide d'un plasma UV/O3 (ultraviolet/Ozone) de plusieurs minutes sur une région périphérique du substrat 201. Pendant ce traitement, les zones sur lesquelles des molécules thermo-stimulables ont été placées, et en particulier la zone de fixation 231, peuvent être masquées afin d'éviter d'être endommagées.
On effectue ensuite un report du deuxième substrat 200 sur le premier substrat 100 (figure 4A). Ce report peut être réalisé par collage en se servant de marques d'alignement prévues sur les substrats 101, 201.
Le collage des deux substrats 101, 201 peut être effectué en appliquant les zones d'adhésion 260, formées par exemple de colle époxy (NCP) ou de la couche SAM (mono couche auto assemblée) sur le dessus des parois 103 séparant les cavités 102, 104.
Cette étape de collage peut être suivie d'un recuit à 100°C pendant une dizaine de minutes afin de solidifier la couche de colle ou créer des liaisons entre les deux substrats 101, 201.
Le deuxième substrat 201 peut permettre de former un capot de fermeture de la cavité centrale 102.
Des ouvertures 163 (figure 4B) peuvent être ensuite pratiquées dans le deuxième substrat 201 formant un capot, par exemple à l'aide d'un laser.
Ces ouvertures 163 permettent un échange de fluides entre l'extérieur du dispositif et l'intérieur de la cavité centrale 102, et en particulier de permettre à de l'humidité de pénétrer dans la cavité centrale 102.
Dans le procédé qui vient d'être décrit, les étapes de greffage des molécules d'attache sur le support illustrées respectivement sur la figure 2F et sur la figure 3B peuvent être réalisées par le biais d'un agent de couplage silane portant un groupement isocyanate. Un exemple de réaction est donné ici avec un isocyanate polyéthylène glycol (PEG). Une telle réaction peut avoir lieu dans le dichlorométhane anhydre :
H(OCH2CH2)nO H+OCN(CH2)3Si(OEt)3
Une liaison covalente uréthane est ainsi formée.
Pour le greffage, d'autres agents de couplage silane portant une fonction isocyanate peuvent être employés :
Le substrat 101 ou 201 sur lequel est réalisé la greffe peut être trempé dans une solution anhydre de H( OCH2CH2)nOCO N H(CH2)3Si(OEt)3 et de CH2CI2.
La figure 5A illustre deux types de réactions menant à la formation de molécules greffées sur un substrat 101.
Une hydrolyse a tout d'abord lieu avec l'eau atmosphérique d'abord à température ambiante. Ensuite un traitement thermique peut être effectué.
Ce type de greffage n'est pas nécessairement limité à un substrat polymère mais peut être mis en œuvre sur d'autres types de substrats, par exemple à base de métal et d'oxyde.
Pour permettre un greffage, les fonctions d'intérêts présentes sur le polymère thermosensible peuvent être :
- un alcool pour former un uréthane (PEG, polyvinylméthylether, hydroxypropylcellulose) ;
- un acide carboxylique pour former un amide (PolyNipam, hydroxypropylcellulose) ;
- un aminé pour former une urée (polyvinymethylether, PEG).
D'autres modes de greffage sont possibles :
On peut modifier la surface du substrat 101 et faire réagir le polymère thermo-stimulable portant une fonction réactive sur la surface (qui peut être la surface d'une nano-particule). La figure 5B illustre un autre exemple de greffage dans lequel la réaction d'un bis -catéchol d'alanine sur un substrat 101 conduit à la formation d'un catécholate, le NH2 de la fonction acide aminé de l'alanine restant libre pour réagir avec une chaîne polymère thermo-sensible portant un groupement réactif. De préférence, ce groupement réactif est un groupement succinimidyl ester.
Un tel type de greffage est décrit par exemple dans le document « Biométrie Anchor for Surface-lnitiated Polymerization from Métal Substrates », Messersmith et al., J. AM. CHEM. SOC. 2005.
Le tableau ci-dessous illustre une réactivité d'esters portant un groupement PEG.
Le tableau suivant illustre la réactivité d'un type d'un succinimidyl ester particulier en jouant sur les conditions d'hydrolyse.
Ce tableau illustre la réactivité de différents agents PEG mesurée par hydrolyse à pH 8, 25°C, et mesurée par l'absorbance UV du groupe hydrolysé succinimidyl (NHS).
Si la surface du substrat sur laquelle on réalise la greffe porte des groupements pendants amino NH2, de préférence primaire, les esters PEG succinimidyls pourraient également réagir. Ces groupements amino primaire peuvent être obtenus par hydrolyse d'agents de couplage silane tels que :
NH2(CH2)nSi Rlx(Y)3-x
Avec n=3 à 6, Rl=Me, Et, x=0 à 2, Y= Cl ou OR où R=Me ou Et.
Un autre mode de greffage utilise la méthode appelée « diazonium- induced anchoring process » (DIAP). Ce type de greffage est décrit par exemple dans le document de Mévellec et al. « Grafting Polymers on Surfaces : A new powerful and Versatile Diazonium Sait Based One-Step Process in Aqueous Media», Chem. Mater. 2007, 19, 6323-6330.
Un sel d'aryl diazonium se greffe sur la surface du substrat en laissant un groupement aniline neutralisé par du HCI, celui-ci pouvant être réactivé en aminé primaire par ajout d'une base. On retourne alors dans les cas de greffage précédemment décrits où la surface est recouverte de groupements amino-primaires.
Un exemple d'application particulière d'un dispositif suivant l'invention peut être celui d'un dispositif tactile, par exemple un clavier, doté de touches actionnées par le biais d'une détection d'une variation de température due à la présence d'un doigt.
Le doigt joue ainsi, dans cet exemple, le rôle de source d'énergie thermique d'activation des molécules thermo-sensibles qui lorsqu'elles changent de configuration permettent de déplacer des particules magnétiques, ce déplacement induisant un courant dans un circuit conducteur. Ce courant généré peut être traduit par un circuit électronique de lecture dédié du dispositif tactile qui permet alors d'adresser la touche activée. Dans cet exemple une alimentation du clavier tactile n'est pas indispensable.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique comprenant :
- un support (100),
- un circuit conducteur (120) dans lequel un courant induit est destiné à circuler,
- un ensemble de particules magnétiques (150) rattachées au support par le biais de moyens d'attache (140) aptes à maintenir les particules magnétiques dans au moins une première position par rapport audit circuit conducteur (120) lorsque le dispositif est soumis à une première température, les moyens d'attache comportant des molécules d'attache (141) polymères thermosensibles d'au moins un premier type, les molécules d'attache (141) polymères étant sensibles à la température, de sorte que, lorsque les molécules d'attache du premier type sont soumis à une variation donnée de température de la première température vers une deuxième température, les moyens d'attache déplacent les particules magnétiques de la première position vers une deuxième position par rapport audit circuit conducteur (120), le déplacement des particules magnétiques de la première position vers la deuxième position induisant un courant dans ledit circuit conducteur (120).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les molécules d'attache 141 du premier type sont des molécules ayant une température caractéristique de transition (LCST1) située entre la première température et la deuxième température et sont adaptées pour lorsqu'elles sont soumises à ladite variation donnée de température passer d'une première configuration vers une deuxième configuration, les molécules d'attache du premier type étant adaptées en outre pour lorsqu'elles sont soumises à une variation inverse de température entre la deuxième température et la première température, passer de ladite deuxième configuration vers ladite première configuration.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel dans la première configuration les molécules d'attache (141) ont une affinité pour l'eau, hydrophile ou hydrophobe, donnée, dans la deuxième configuration, les molécules d'attache (141) ayant une affinité pour l'eau inverse de ladite affinité donnée.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'attache comportent en outre des molécules d'attache (142) d'au moins un deuxième type, sensibles à la température.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les particules magnétiques (150) sont rattachées à une première zone (131) du support par le biais des molécules d'attache 141 du premier type et à une deuxième zone (132) du support par le biais de molécules d'attache 142 du deuxième type.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les molécules d'attache (142) du deuxième type sont des molécules ayant une température caractéristique de transition (LCST2) située entre une troisième température et une quatrième température, les molécules d'attache du deuxième type étant configurées en outre de sorte que lorsqu'elles sont soumises à une variation de température de la troisième température vers la quatrième température à changer d'affinité pour l'eau.
7. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel les molécules d'attache (141) du premier type ont une affinité pour l'eau donnée à la première température, les molécules d'attache du deuxième type ayant une autre affinité pour l'eau, inverse de ladite affinité donnée à la première température, les molécules d'attache (142) du deuxième type ayant une affinité pour l'eau donnée à une deuxième température, les molécules d'attache (141) du premier type ayant une affinité pour l'eau inverse de ladite affinité donnée à ladite deuxième température.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les particules magnétiques sont rattachées à une première zone 131 du support par le biais de molécules d'attache et à une deuxième zone 132 du support par le biais de molécules d'attache dans lequel le circuit conducteur 120 est disposé sur le support de manière à former un enroulement conducteur autour d'un axe passant par ladite première zone et ladite deuxième zone du support, et réalisant un angle non-nul, en particulier orthogonal, par rapport à un plan principal du support.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel les particules (150) sont formées d'un corps (151) à base d'un matériau magnétique enrobé d'une couche d'accroché (152) liée auxdites molécules d'attache.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le support (100) est un substrat à base de matériau polymère.
11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, da ns lequel pa rmi lesdites molécules d'attache sensibles à la température figurent un ou plusieurs polymères suivants : PolyNipam, Polyvinylcaprolactame, Hydroxypropylcellulose, Polyoxazoline, Polyvinylméthyléther, Polyéthylèneglycol.
12. Système de récupération et de conversion d'énergie thermique en énergie électrique comportant :
- un dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique selon l'une des revendications 1 à 11,
- des moyens pour appliquer un flux thermique variable audit dispositif de conversion d'énergie thermique en énergie électrique.
13. Procédé de réalisation d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, da ns lequel les molécules d'attache sont à base de polymère sensible à la température, le procédé comprenant au moins une étape de greffage des particules magnétiques auxdites molécules de polymère.
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le support est formé d'un premier substrat, comprenant la réalisation dans le premier substrat (101) d'au moins une première cavité (102) et d'au moins une deuxième cavité (104) autour de la première cavité, lesdites molécules d'attache étant fixées dans la deuxième cavité, le circuit conducteur (120) étant formé dans la deuxième cavité (102).
15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, comprenant des étapes de :
- fixation d'un premier ensemble de molécules d'attache (141) polymère sensible à la température sur le premier substrat (101),
- fixation d'un deuxième ensemble de molécules d'attache (142) polymère sensible à la température sur un deuxième substrat (201), puis assemblage du premier substrat (101) et du deuxième substrat (201) pour former ledit support (100).
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