A eletricidade que ilumina nossas casas e alimenta nossos aparelhos também cria pequenos campos magnéticos que estão presentes ao nosso redor. Os cientistas desenvolveram um novo mecanismo capaz de coletar essa energia do campo magnético desperdiçada e convertê-la em eletricidade suficiente para alimentar redes de sensores de próxima geração para edifícios e fábricas inteligentes.

"Assim como a luz do sol é uma fonte gratuita de energia que tentamos colher, assim como os campos magnéticos, "disse Shashank Priya, professor de ciência e engenharia de materiais e vice-presidente associado de pesquisa na Penn State. "Temos essa energia onipresente presente em nossas casas, espaços de escritório, espaços de trabalho e carros. Está em toda parte, e temos a oportunidade de coletar esse ruído de fundo e convertê-lo em eletricidade utilizável. "

Uma equipe liderada por cientistas da Penn State desenvolveu um dispositivo que fornece saída de energia 400 por cento maior em comparação com outra tecnologia de ponta ao trabalhar com campos magnéticos de baixo nível, como aqueles encontrados em nossas casas e edifícios.

A tecnologia tem implicações para o design de edifícios inteligentes, que exigirá redes de sensores sem fio com alimentação própria para fazer coisas como monitorar energia e padrões operacionais e sistemas de controle remoto, disseram os cientistas.

"Em edifícios, sabe-se que se você automatizar várias funções, você poderia realmente melhorar a eficiência energética de forma muito significativa, "Priya disse." Os edifícios são um dos maiores consumidores de eletricidade nos Estados Unidos. Portanto, mesmo uma pequena queda percentual no consumo de energia pode representar ou se traduzir em megawatts de economia. Sensores são o que possibilitarão automatizar esses controles, e esta tecnologia é uma forma realista de alimentar esses sensores. "

Os pesquisadores projetaram dispositivos finos como papel, cerca de 1,5 polegadas de comprimento, que pode ser colocado em ou perto de aparelhos, luzes, ou cabos de alimentação onde os campos magnéticos são mais fortes. Esses campos se dissipam rapidamente para longe da fonte de fluxo de corrente elétrica, os cientistas disseram.

Quando colocado a 10 cm de um aquecedor de ambiente, o dispositivo produzia eletricidade suficiente para alimentar 180 matrizes de LED, e com 8 polegadas, o suficiente para ligar um despertador digital. Os cientistas relataram as descobertas no jornal Energia e Ciência Ambiental .

"Esses resultados fornecem avanços significativos em direção à energia sustentável para sensores integrados e sistemas de comunicação sem fio, "disse Min Gyu Kang, professor assistente de pesquisa na Penn State e co-autor do estudo.

Os cientistas usaram uma estrutura composta, camadas de dois materiais diferentes juntos. Um desses materiais é magnetostritivo, que converte um campo magnético em estresse, e o outro é piezoelétrico, que converte o estresse, ou vibrações, em um campo elétrico. A combinação permite que o dispositivo transforme um campo magnético em corrente elétrica.

O dispositivo tem uma estrutura semelhante a um feixe com uma extremidade presa e a outra livre para vibrar em resposta a um campo magnético aplicado. Um ímã montado na extremidade livre do feixe amplifica o movimento e contribui para uma maior produção de eletricidade, disseram os cientistas.

“A beleza desta pesquisa é que utiliza materiais conhecidos, mas projeta a arquitetura basicamente para maximizar a conversão do campo magnético em eletricidade, "Priya disse." Isso permite alcançar alta densidade de potência sob campos magnéticos de baixa amplitude. "

Rammohan Sri Ramdas, professor assistente de pesquisa na Penn State, participou da pesquisa.

Também contribuíram Hyeon Lee e Prashant Kumar, assistentes de pesquisa na Virginia Tech, e Mohan Sanghadasa, cientista pesquisador sênior do Centro de Aviação e Mísseis, Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate do Exército dos EUA.

Alguns dos membros da equipe neste estudo foram financiados pelo Office of Naval Research e os outros pela National Science Foundation.