Tecnologia Científica

Novos materiais verdes podem alimentar dispositivos inteligentes usando luz ambiente
Os pesquisadores desenvolveram materiais ecológicos que podem coletar energia suficiente da luz interna para alimentar dispositivos inteligentes sem fio.
Por Cambridge - 17/11/2020


Lâmpadas - Crédito: Luis Tosta em Unsplash

Estamos usando cada vez mais dispositivos inteligentes como smartphones, alto-falantes inteligentes e sensores de saúde e bem-estar vestíveis em nossas casas, escritórios e prédios públicos. No entanto, as baterias que eles usam podem se esgotar rapidamente e conter produtos químicos tóxicos e raros que causam danos ao meio ambiente, então os pesquisadores estão procurando maneiras melhores de alimentar os dispositivos.

Uma maneira de alimentá-los é convertendo a luz interna de lâmpadas comuns em energia, de maneira semelhante à forma como os painéis solares captam energia da luz solar, conhecida como energia solar fotovoltaica. No entanto, devido às diferentes propriedades das fontes de luz, os materiais usados ​​nos painéis solares não são adequados para a captação de luz em ambientes internos.

Agora, pesquisadores da Universidade de Cambridge, Imperial College London e Soochow University na China descobriram que novos materiais verdes atualmente em desenvolvimento para painéis solares de próxima geração podem ser úteis para a captação de luz em ambientes internos. Eles relatam suas descobertas em Materiais de Energia Avançada .

“Ao absorver com eficiência a luz proveniente de lâmpadas comumente encontradas em casas e edifícios, os materiais podem transformar a luz em eletricidade com uma eficiência já na faixa das tecnologias comerciais”, disse o co-autor Dr. Robert Hoye do Imperial College London. “Também já identificamos várias melhorias possíveis, que permitiriam a esses materiais superar o desempenho das atuais tecnologias fotovoltaicas internas em um futuro próximo.”

A equipe investigou materiais inspirados em perovskita, que foram criados para contornar problemas com materiais chamados perovskitas, que foram desenvolvidos para células solares de próxima geração. Embora as perovskitas sejam mais baratas de fazer do que os painéis solares tradicionais à base de silício e tenham eficiência semelhante, as perovskitas contêm substâncias tóxicas de chumbo. Isso impulsionou o desenvolvimento de materiais inspirados na perovskita, que são baseados em elementos mais seguros, como bismuto e antimônio.

Apesar de serem mais ecologicamente corretos, esses materiais inspirados na perovskita não são tão eficientes na absorção da luz solar. No entanto, a equipe descobriu que os materiais são muito mais eficazes na absorção de luz em ambientes internos, com eficiências promissoras para aplicações comerciais. Crucialmente, os pesquisadores demonstraram que a energia fornecida por esses materiais sob iluminação interna já é suficiente para operar circuitos eletrônicos.

"A Internet das Coisas é crítica para muitas áreas, como saúde aprimorada, conservação de energia, transporte ou controle de edifícios inteligentes", disse a coautora Professora Judith Driscoll, do Departamento de Ciência de Materiais e Metalurgia de Cambridge. "As novas gerações de dispositivos IoT conectados sem fio funcionam com componentes eletrônicos de baixa potência, ideais para operar com dispositivos de consumo de energia."

"O acesso a coletores de energia fotovoltaicos internos sustentáveis ​​e eficientes oferece oportunidades únicas para operar esses dispositivos IoT, coletando energia ambiente de ambientes diários, estendendo sua vida útil operacional e reduzindo os custos de manutenção", disse o co-autor Dr. Luigi Occhipinti do Departamento de Engenharia de Cambridge.   

“Nossa descoberta abre uma direção totalmente nova na busca por materiais verdes e fáceis de fazer para alimentar de forma sustentável nossos dispositivos inteligentes”, disse o coautor, Professor Vincenzo Pecunia, da Soochow University.

Além de sua natureza ecológica, esses materiais podem ser potencialmente processados ​​em substratos não convencionais, como plásticos e tecidos, que são incompatíveis com as tecnologias convencionais. Portanto, materiais inspirados em perovskita sem chumbo podem em breve habilitar dispositivos sem bateria para vestíveis, monitoramento de saúde, casas inteligentes e cidades inteligentes.

Esta pesquisa foi financiada pelo EPSRC e pela National Natural Science Foundation of China. 

 

.
.

Leia mais a seguir