p (PhysOrg.com) - Para alimentar um dispositivo muito pequeno, como um marca-passo ou um transistor, você precisa de um gerador ainda menor. Os componentes que operam o gerador são menores ainda, e a eficiência desses componentes básicos é crítica para o desempenho de todo o dispositivo. p Para seu Ph.D. no Instituto de Tecnologia da Geórgia, O professor assistente de engenharia e ciência de materiais da Universidade de Wisconsin-Madison, Xudong Wang, fazia parte de uma equipe que desenvolveu um nanogerador piezoelétrico e experimentou uma variedade de materiais para alimentá-lo.
p A equipe descobriu que os nanofios de óxido de zinco, que tem seis lados, cristais em forma de coluna, poderia produzir 10 nanowatts por centímetro quadrado, convertendo energia mecânica em eletricidade. A energia mecânica pode vir de fontes ambientais tão variadas como o vento, motores de carro, respiração humana, fluxo sanguíneo, movimentos do corpo, ou vibrações acústicas e ultrassônicas.
p Embora o avanço tenha sido emocionante, os nanofios de óxido de zinco tiveram uma baixa taxa de eficiência, e agora na UW-Madison, Wang está enfrentando esse desafio pesquisando um novo material que poderia tornar o nanogerador mais eficiente e poderoso. Um nanogerador otimizado pode alimentar pequenos dispositivos com uma ampla gama de aplicações, como LEDs, MEMS, transistores e dispositivos biomédicos, como marca-passos, robôs, sensores ou diodos sensores.
p Wang está desenvolvendo materiais ferroelétricos que podem produzir nanofios com potencial elétrico 10 vezes maior que os originais de óxido de zinco. O aumento ocorre porque o cristal de um material ferroelétrico é feito de átomos espacialmente desequilibrados que produzem automática, polarização permanente no material. Quando Wang introduz tensão dentro deste cristal desequilibrado, a polarização é aumentada, criando uma quantidade significativa de potencial elétrico.
p Muito pouca energia mecânica seria necessária para alimentar o novo nanogerador, porque mesmo uma pequena quantidade de deslocamento tem um efeito maior sobre os materiais em nanoescala do que os materiais regulares - uma teoria que Wang pretende provar em seu laboratório.
p Um desafio é fabricar os nanofios ferroelétricos, que é um processo mais complicado do que fabricar nanofios de óxido de zinco. Para fazer crescer os nanofios ferroelétricos, Wang usa um processo de sal fundido. O cloreto de sódio fundido atua como o meio de reação para auxiliar os nanofios na automontagem a partir de precursores em torno de 1, 500 graus Fahrenheit. Cada nanofio é 10, 000 vezes menor que um único fio de cabelo humano.
p "No momento, estamos investigando quanto potencial pode ser gerado por tais nanofios quando eles são desviados usando microscopia de força atômica, "Wang diz.
p O objetivo final de Wang é fazer um nanogerador real capaz de alimentar uma variedade de pequenos dispositivos. Uma vez que o gerador exigiria uma quantidade tão pequena de energia de fontes que fornecem energia continuamente, poderia servir essencialmente como uma bateria eterna.
p Fornecido pela University of Wisconsin-Madison (notícias:web)
