Tecnologia Científica

Como alimentar eletrônicos usando movimento mecânico
A mudança para iluminação LED de baixa potência é um bom exemplo dessa tendência. Outra via é o desenvolvimento de dispositivos autossuficientes de captação de energia.
Por DGIST - 01/10/2021


(No sentido horário a partir da parte inferior direita): Pesquisadores Manisha Sahu, Sugato Hajra, Kyungtaek Lee junto com o professor Hoe Joon Kim, que desenvolveram um filme composto que pode ser usado em geradores de captação de energia. Crédito: DGIST

O impulso para dispositivos de baixo consumo de energia tem sido uma direção que a indústria eletrônica sempre buscou. A mudança para iluminação LED de baixa potência é um bom exemplo dessa tendência. Outra via é o desenvolvimento de dispositivos autossuficientes de captação de energia. A ideia aqui é usar materiais que exibam efeitos piezoelétricos e triboelétricos para converter energia mecânica em energia elétrica. Os materiais piezoelétricos geram uma carga elétrica quando estressados ​​mecanicamente, enquanto o efeito triboelétrico é o acúmulo de cargas em dois materiais diferentes depois que eles entram em contato um com o outro.

Nanogeradores piezoelétricos (PENG), nanogeradores triboelétricos (TENG) e até mesmo coletores de energia piezo-triboelétricos híbridos (HNG) que melhoraram as capacidades de captação de energia foram desenvolvidos com o objetivo de alimentar eletrônicos de baixa potência por movimento simples. Esses dispositivos geralmente requerem materiais dielétricos que retêm sua polarização, e materiais multiferróicos que exibem propriedades ferromagnéticas e ferromagnéticas são adequados para essa tarefa.

Agora, em um estudo recente publicado na Nano Energy, pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk (DGIST), Coreia e Instituto Indiano de Tecnologia, Guwahati, Índia, desenvolvem um filme composto que pode ser usado em combinação com outros materiais para produzir energia colheita de geradores. O filme composto foi desenvolvido usando uma técnica econômica em que um material multiferróico, titanato de bismuto Bi 4 Ti 3 O 12 (ou BiTO), foi adicionado a um polímero triboelétrico flexível (PDMS).

"Nossa principal motivação por trás deste trabalho foi desenvolver um material multiferróico à temperatura ambiente com alta permissividade colossal para colheitadeiras de energia piezo-triboelétricas híbridas", explica o Prof. Hoe Joon Kim da DGIST, que liderou o estudo. Ao prensar o filme BiTO-PDMS entre camadas de alumínio, os pesquisadores fabricaram um HNG que gera uma carga elétrica quando pressionado e liberado.

Mas como essas camadas múltiplas geram uma corrente? A resposta está nas propriedades do filme e em sua resposta à ação mecânica. As camadas funcionam como eletrodos e à medida que o dispositivo é pressionado e liberado, a natureza piezoelétrica e triboelétrica do filme se sinergizam entre si para gerar cargas nos eletrodos, criando uma voltagem. Este efeito sinérgico foi encontrado para melhorar o desempenho de captação de energia. Usando vários desses HNGs, os pesquisadores construíram um HNG com várias unidades que era capaz de alimentar um relógio de pulso e uma calculadora.

Empolgado com a importância do estudo, o Prof. Kim afirma: "Pela primeira vez, o material multiferróico monofásico à temperatura ambiente com constante dielétrica colossal foi alcançado. A amplificação da polarização interna do polímero foi melhorada, aumentando a captação de energia desempenho da colheitadeira de energia híbrida. "

Como o progresso continua a ser feito para melhorar o desempenho de coleta de energia dos nanogeradores, esses minúsculos dispositivos podem um dia invalidar as baterias em muitos casos, tornando a eletrônica mais sustentável e autossuficiente.

 

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