A imagem superior mostra o processo de nanofitas piezoelétricas são retiradas de um substrato hospedeiro e colocadas sobre borracha. A imagem do meio é uma fotografia do chip de borracha piezoelétrica. A imagem inferior é um esquema do circuito de captação de energia, que gera energia quando é dobrado. Crédito:Cortesia Michael McAlpine / Princeton University
Películas de borracha geradoras de energia desenvolvidas por engenheiros da Universidade de Princeton poderiam aproveitar os movimentos naturais do corpo, como respirar e caminhar para alimentar marca-passos, telefones celulares e outros dispositivos eletrônicos.
O material, composto de nanofitas de cerâmica incorporadas em folhas de borracha de silicone, gera eletricidade quando flexionado e é altamente eficiente na conversão de energia mecânica em energia elétrica. Sapatos feitos desse material podem um dia colher o barulho de caminhar e correr para alimentar dispositivos elétricos móveis. Colocado contra os pulmões, folhas do material podem usar movimentos respiratórios para alimentar marca-passos, evitando a necessidade atual de substituição cirúrgica das baterias que alimentam os dispositivos.
Um artigo sobre o novo material, intitulado "Fitas piezoelétricas impressas em borracha para conversão de energia flexível, "foi publicado online em 26 de janeiro, no Nano Letras, um jornal da American Chemical Society. A pesquisa foi financiada pela Comunidade de Inteligência dos Estados Unidos, uma cooperativa de agências federais de inteligência e segurança nacional.
Yi Qi, um pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Princeton, segura um pedaço de borracha de silicone impresso com material superfino que gera eletricidade quando flexionado. A tecnologia pode fornecer uma fonte de energia para dispositivos móveis e médicos. Crédito:Frank Wojciechowski
A equipe de Princeton é a primeira a combinar com sucesso silicone e nanofitas de titanato de zirconato de chumbo (PZT), um material cerâmico que é piezoelétrico, o que significa que gera uma tensão elétrica quando é aplicada pressão a ele. De todos os materiais piezoelétricos, PZT é o mais eficiente, capaz de converter 80% da energia mecânica aplicada a ele em energia elétrica.
"O PZT é 100 vezes mais eficiente do que o quartzo, outro material piezoelétrico, "disse Michael McAlpine, professor de engenharia mecânica e aeroespacial, em Princeton, quem liderou o projeto. "Você não gera tanto poder caminhando ou respirando, então você deseja aproveitá-lo da forma mais eficiente possível. "
Os pesquisadores primeiro fabricaram nanofitas de PZT - tiras tão estreitas que cabem lado a lado em um milímetro. Em um processo separado, eles embutiram essas fitas em folhas transparentes de borracha de silicone, criando o que eles chamam de "chips de borracha piezoelétrica". Porque o silicone é biocompatível, já é usado para implantes cosméticos e dispositivos médicos. "Os novos dispositivos de coleta de eletricidade poderiam ser implantados no corpo para alimentar continuamente dispositivos médicos, e o corpo não os rejeitaria, "Disse McAlpine.
Além de gerar eletricidade quando é flexionado, o oposto é verdadeiro:o material flexiona quando a corrente elétrica é aplicada a ele. Isso abre a porta para outros tipos de aplicativos, como o uso para dispositivos microcirúrgicos, Disse McAlpine.
"A beleza disso é que é escalonável, "disse Yi Qi, um pesquisador de pós-doutorado que trabalha com McAlpine. "À medida que melhoramos a fabricação desses chips, seremos capazes de fazer folhas cada vez maiores que colherão mais energia. "
