Os materiais termoelétricos podem usar diferenças térmicas para gerar eletricidade. Agora existe uma maneira econômica e ecológica de produzi-los com as ferramentas mais simples:um lápis, papel de fotocópia, e tinta condutora. Estes são suficientes para converter uma diferença de temperatura em eletricidade por meio do efeito termoelétrico, que agora foi demonstrado por uma equipe no Helmholtz-Zentrum Berlin.

O efeito termoelétrico foi descoberto há quase 200 anos por Thomas J. Seebeck. Se dois metais de temperaturas diferentes forem colocados juntos, eles podem desenvolver uma voltagem elétrica. Este efeito permite que o calor residual seja parcialmente convertido em energia elétrica. O calor residual é um subproduto de quase todos os processos tecnológicos e naturais, como em usinas de energia e eletrodomésticos, para não mencionar o corpo humano. É também uma das fontes de energia mais subutilizadas do mundo.

Efeito minúsculo

Contudo, um efeito tão útil quanto é, é extremamente pequeno em metais comuns. Isso ocorre porque os metais não têm apenas alta condutividade elétrica, mas também de alta condutividade térmica, para que as diferenças de temperatura desapareçam imediatamente. Os materiais termoelétricos precisam ter baixa condutividade térmica, apesar de sua alta condutividade elétrica. Dispositivos termoelétricos feitos de materiais semicondutores inorgânicos, como telureto de bismuto, já estão sendo usados ​​hoje em certas aplicações tecnológicas. Contudo, tais sistemas materiais são caros e seu uso só compensa em certas situações. Os pesquisadores estão explorando se é flexível, materiais orgânicos não tóxicos com base em nanoestruturas de carbono, por exemplo, também pode ser usado no corpo humano.

A equipe liderada pelo Prof. Norbert Nickel no HZB agora mostrou que o efeito pode ser obtido de forma muito mais simples - usando um lápis HB normal, eles cobriram uma pequena área com lápis em papel de fotocópia comum. Como um segundo material, eles aplicaram um transparente, tinta copolímero condutora (PEDOT:PSS) à superfície.

Os traços de lápis no papel forneceram uma voltagem comparável a outros nanocompósitos muito mais caros que são usados ​​atualmente para elementos termoelétricos flexíveis. E essa voltagem poderia ser aumentada dez vezes adicionando seleneto de índio ao grafite do lápis.

Os pesquisadores investigaram filmes de revestimento de grafite e copolímero usando um microscópio eletrônico de varredura e espalhamento Raman em HZB. "Os resultados foram muito surpreendentes para nós também, "diz Níquel." Mas agora encontramos uma explicação de por que isso funciona tão bem - o depósito de lápis deixado no papel forma uma superfície caracterizada por flocos de grafite não ordenados, algum grafeno, e argila. Embora isso reduza apenas ligeiramente a condutividade elétrica, o calor é transportado com muito menos eficácia. "

Esses constituintes simples podem ser usados ​​no futuro para uma impressão extremamente barata, ambientalmente amigável, e componentes termoelétricos não tóxicos no papel. Esses componentes minúsculos e flexíveis também podem ser usados ​​diretamente no corpo e podem usar o calor do corpo para operar pequenos dispositivos ou sensores.