p (PhysOrg.com) - Essas botas são feitas para caminhar ... e para ligar o seu celular? Poderia acontecer, digamos, uma equipe de cientistas de Princeton e Caltech. Em um artigo recente na revista Nano Letras , eles relatam que desenvolveram um chip de borracha inovador que tem a capacidade de coletar energia de movimentos como caminhar, correndo, e respirar e convertê-lo em uma fonte de energia. p Marque um para o corpo elétrico.

p "Isso abre muitas possibilidades, "diz o estudante de graduação da Caltech, Habib Ahmad, um co-autor do papel. "Todos nós dissipamos energia à medida que movemos nossos corpos, e é concebível que essa energia pudesse ser empregada no carregamento de pequenos dispositivos eletrônicos, como um iPod ou um telefone celular. "

p A chave para este desenvolvimento é uma classe de materiais conhecida como piezoelétricos, que são substâncias - principalmente cristalinas e cerâmicas - que respondem ao estresse ou deformação ao produzir uma carga, essencialmente convertendo energia mecânica em energia elétrica. ("Piezo" deriva de uma palavra grega, significando apertar ou exercer pressão.)

p "Os piezoelétricos já existem há algum tempo, "diz Ahmad." O natural mais conhecido e mais amplamente utilizado é o quartzo. ” Os de cerâmica, muitos deles feitos pelo homem, frequentemente produzem mais voltagem quando estressado, mas manter esse nível de tensão alto geralmente requer que eles sejam cultivados em uma superfície dura, ou substrato. Isso limita a flexibilidade com que eles podem responder à pressão gerada por, dizer, um braço oscilante ou um pé que pisa.

p Ahmad está atualmente trabalhando para obter seu doutorado no laboratório do professor Gilloon e professor de química James Heath da Caltech, onde ele está desenvolvendo micro e nanodispositivos - instrumentos ultra-pequenos - que podem ajudar na detecção e diagnóstico de certos tipos de câncer. Ele se envolveu em um precursor da pesquisa piezoelétrica alguns anos atrás, quando colaborou com o pós-doutorado de Heath Michael McAlpine no teste de uma nova técnica que McAlpine inventou para transferir nanofios de silício de um substrato inflexível para um plástico.

p "Basicamente, Mike queria saber se esses fios ainda gerariam alta tensão em uma superfície flexível, "diz Ahmad" Construir circuitos eletrônicos e sensores em plásticos flexíveis é um campo relativamente novo, mas é um que gerou muito interesse. Então, eu construí uma câmara que permitiu a Mike controlar quais gases foram expostos ao chip e em quais concentrações, para que pudéssemos detectá-los com sensores em nanoescala, e eu configurei todos os eletrônicos de medição e escrevi um software de coleta de dados. "

p No verão de 2008, McAlpine tornou-se professor assistente em Princeton, onde ele estendeu as técnicas que havia desenvolvido na Caltech para materiais piezoelétricos. Sua equipe se tornou a primeira a fabricar tiras de minutos, ou nanofitas, de um piezoelétrico cerâmico particularmente poderoso, titanato de zirconato de chumbo (PZT), e para transferi-los com sucesso para um substrato de borracha de silicone.

p "Mike me pediu para ajudar a testar o material em um wafer duro para estabelecer uma voltagem de linha de base, "diz Ahmad. Ele projetou e produziu os desenhos técnicos das câmaras usadas para testar os fios do PZT, testou o circuito de coleta de dados, e trabalhou nas figuras para o jornal. Uma vez que esses testes foram concluídos e os fios transferidos para a superfície flexível, "A equipe de Mike mediu a voltagem novamente e não encontrou virtualmente nenhuma degradação nos níveis de voltagem."

p “O que tornou este último resultado particularmente emocionante, "diz Ahmad, "é que um material piezoelétrico apoiado em um substrato de borracha é maleável o suficiente para ser usado com relativo conforto em seu calçado ou como uma faixa ao redor de seu braço.” E porque o PZT gera energia quase 100 vezes mais eficaz do que o quartzo, “Tem a capacidade de aproveitar os movimentos naturais do corpo ao longo do dia.”

p Além da perspectiva atraente de dançar pela casa para ligar seu iPod, existem aplicações mais sérias no horizonte. “Os militares mostraram muito interesse em usar piezoelétricos para aproveitar a energia, ”Diz Ahmad, e, na verdade, já experimentou implantes de sapato piezoelétricos que, infelizmente, provaram ser muito desconfortáveis ​​para os soldados usarem por qualquer período de tempo. Chips de borracha PZT podem resolver o problema de conforto, mas os pesquisadores enfatizam que há mais trabalho a ser feito antes que sua invenção possa ser colocada em uso prático em larga escala nas forças armadas ou em qualquer outro lugar.

p "No momento, basicamente temos um chip de um centímetro com cerca de 1, 000 fios embalados juntos, ”Ahmad diz. “É um uso muito eficiente do espaço, mas a energia produzida ainda é relativamente mínima. Mas não há razão, Tecnicamente falando, por que isso não pode ser dimensionado para uma área de superfície da ordem de 2 por 2 polegadas, ”Em que ponto você pode começar a olhar para os aplicativos do mundo real.

p Embora os materiais piezoelétricos não sejam o campo primário de Ahmad, ele gostou da atenção que os tons biônicos da pesquisa geraram (este é o quinto artigo que ele é coautor e o terceiro com McAlpine). Além disso, como um cientista preocupado em aplicar a nanotecnologia à biomedicina, ele está particularmente interessado no potencial do trabalho lá. “Uma vez que esses chips são envoltos em silicone, que é geralmente reconhecido como não tóxico para humanos, existe a possibilidade de um dia implantar esses dispositivos dentro do corpo. "

p Uma possibilidade, dizem os cientistas, é que o movimento do pulmão gerado pela respiração poderia ser potencialmente "aproveitado para carregar a bateria de um marca-passo, aumentando assim o tempo necessário entre as cirurgias de substituição da bateria para os pacientes. "

p "Agora mesmo, ainda estamos trabalhando na tecnologia fundamental, ”Diz Ahmad. “Mas as perspectivas de longo prazo são muito empolgantes.”