Les matériaux piézoélectriques ont la particularité de transformer une énergie électrique en énergie mécanique, et inversement. On peut ainsi produire et détecter ces déformations mécaniques particulières que sont les ondes sonores (microphones, échographie, sonar), mais aussi transformer un choc en une décharge électrique intense (allume-gaz, briquet).

Amortir les vibrations :

Les pistes d'application du phénomène de piézoélectricité sont nombreuses. Le LGEF (Laboratoire de Génie Electrique et Ferroélectricité) de l'INSA de Lyon travaille particulière sur l'une d'entre elles : celle de l'amortissement.

Il y a un an, il mettait au point une technique originale de contrôle des vibrations qui a fait l'objet d'un dépôt de brevet. Baptisée SSD (Synchronized Switched Damping), elle permet, à l'aide d'un insert piézoélectrique et d'un traitement non linéaire de la tension de ce dernier, de créer un fort amortissement des vibrations de structures.

Depuis, le laboratoire a amélioré le procédé. 4 dépôts de brevet sont en cours. Un des enjeux était de miniaturiser le système qui utilise des composants électroniques simples. Le système fonctionne désormais de façon autonome et a la taille d'un "patch". De plus, le laboratoire utilise, pour certaines de ses recherches, les fibres PZT qui ont l'avantage de pouvoir être utilisées, une fois enrobées dans une matrice polymère, sous forme de fines plaques et sur de grandes surfaces. Cette utilisation des fibres PZT devrait favoriser une application industrielle rapide.

L'avantage de cette technique repose aussi sur sa capacité à réduire le niveau de pression acoustique audible par l'oreille humaine, donc à améliorer le confort acoustique. Des applications sont donc envisagées dans l'industrie automobile (réduction des bruits de structure), dans l'industrie aéronautique (réduction des vibrations de la carlingue d'une avion), dans l'industrie de l'électroménager (lave-linges plus silencieux)...

Récupérer de l'énergie électrique :

Convertir une énergie mécanique en une énergie électrique est un autre enjeu d'application de la piézoélectricité.

Le LGEF travaille ainsi sur la récupération d'énergie, avec de nombreuses applications potentielles à la clé :
- auto-alimentation de capteurs, notamment pour les "capteurs oubliés" largement utilisés dans l'industrie ;
- conception d'appareils domotiques sans pile (par exemple de télécommandes HIFI ou TV qui utilisent un faible courant induit) pour répondre aux soucis de préservation de l'environnement et d'amélioration de l'ergonomie des produits.

Mono-cristaux piézoélectriques, 1 million d'euros investis pour leur étude

10 jours sont nécessaires pour réaliser ces mono-cristaux avec une température du four à 1 400° (précision du four : 0,01°).

Par ailleurs, le LGEF dispose d'une équipe de recherche entièrement dédiée à la connaissance, à la caractérisation et à la fabrication de matériaux piézoélectriques. Récemment le laboratoire s'est équipé d'un four et d'outils de caractérisation physico-chimique pour l'étude des mono-cristaux piézoélectriques. Un investissement d'un million d'euros au total pour réaliser des recherches de pointe sur ce nouveau matériau qui augmente d'un facteur 10, l'activité piézoélectrique, par rapport aux matériaux céramiques utilisés aujourd'hui.