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    O material pode transformar a luz do sol, calor e movimento em eletricidade - tudo de uma vez

    Crédito:Marina Shemesh / domínio público

    Muitas formas de energia o cercam:luz solar, o calor em seu quarto e até seus próprios movimentos. Toda essa energia - normalmente desperdiçada - pode potencialmente ajudar a alimentar seus dispositivos portáteis e vestíveis, de sensores biométricos a relógios inteligentes. Agora, pesquisadores da Universidade de Oulu, na Finlândia, descobriram que um mineral com estrutura de cristal perovskita tem as propriedades certas para extrair energia de várias fontes ao mesmo tempo.

    Perovskitas são uma família de minerais, muitos dos quais se mostraram promissores para a colheita de um ou dois tipos de energia por vez - mas não simultaneamente. Um membro da família pode ser bom para células solares, com as propriedades certas para a conversão eficiente de energia solar em eletricidade. Enquanto isso, outro é perito em aproveitar a energia das mudanças de temperatura e pressão, que pode surgir do movimento, tornando-os os chamados materiais piroelétricos e piezoelétricos, respectivamente.

    As vezes, Contudo, apenas um tipo de energia não é suficiente. Uma determinada forma de energia nem sempre está disponível - talvez esteja nublado ou você esteja em uma reunião e não consiga se levantar para se mover. Outros pesquisadores desenvolveram dispositivos que podem aproveitar várias formas de energia, mas eles exigem vários materiais, adicionando volume ao que deveria ser um dispositivo pequeno e portátil.

    Esta semana em Cartas de Física Aplicada Yang Bai e seus colegas da Universidade de Oulu explicam sua pesquisa sobre um tipo específico de perovskita chamado KBNNO, que pode ser capaz de aproveitar muitas formas de energia. Como todos os perovskitas, KBNNO é um material ferroelétrico, preenchido com minúsculos dipolos elétricos análogos a minúsculas agulhas de bússola em um ímã.

    Quando materiais ferroelétricos como KBNNO sofrem mudanças de temperatura, seus dipolos desalinham, que induz uma corrente elétrica. A carga elétrica também se acumula de acordo com a direção em que os dipolos apontam. A deformação do material faz com que certas regiões atraiam ou repelam cargas, novamente gerando uma corrente.

    Pesquisadores anteriores estudaram as propriedades fotovoltaicas e ferroelétricas gerais do KBNNO, mas eles fizeram isso em temperaturas algumas centenas de graus abaixo de zero, e eles não se concentraram nas propriedades relacionadas à temperatura ou pressão. O novo estudo representa a primeira vez que alguém avaliou todas essas propriedades de uma vez acima da temperatura ambiente, Bai disse.

    Os experimentos mostraram que, embora o KBNNO seja razoavelmente bom na geração de eletricidade a partir de calor e pressão, não é tão bom quanto outros perovskitas. Talvez a descoberta mais promissora, Contudo, é que os pesquisadores podem modificar a composição do KBNNO para melhorar suas propriedades piroelétricas e piezoelétricas. "É possível que todas essas propriedades possam ser ajustadas a um ponto máximo, "disse Bai, quem, com seus colegas, já está explorando esse material aprimorado, preparando KBNNO com sódio.

    No próximo ano, Bai disse, ele espera construir um protótipo de dispositivo de coleta de energia múltipla. O processo de fabricação é simples, portanto, a comercialização poderia ocorrer em apenas alguns anos, uma vez que os pesquisadores identificassem o melhor material.

    "Isso impulsionará o desenvolvimento da Internet das Coisas e cidades inteligentes, onde sensores e dispositivos que consomem energia podem ser sustentáveis, " ele disse.

    Esse tipo de material provavelmente complementaria as baterias de seus dispositivos, melhorando a eficiência energética e reduzindo a frequência com que você precisa recarregar. Um dia, Bai disse, a coleta de energia múltipla pode significar que você não precisará mais conectar seus dispositivos. Baterias para dispositivos pequenos podem até se tornar obsoletas.

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