A segunda lei da termodinâmica é um grande sucesso entre os universitários que usam boinas por causa de sua implícita crise existencial. A tendência de sistemas fechados de se tornarem cada vez mais desordenados se nenhuma energia for adicionada ou removida é popular, se não for deprimente, Uma espécie de lei de "as coisas desmoronam" que parecia confirmar a experiência do adolescente.

Agora, uma equipe conjunta de cientistas ucranianos e americanos exigiu mais trabalho e menos poesia da segunda lei da termodinâmica, propondo um novo método "piroelétrico" para alimentar dispositivos minúsculos usando calor residual.

Usando estruturas minúsculas chamadas nanofios ferroelétricos, eles podem gerar rapidamente uma corrente elétrica em resposta a qualquer mudança na temperatura ambiente, colheita de energia de outra forma desperdiçada de flutuações térmicas. Seu relatório aparece no Journal of Applied Physics .

Explica a pesquisadora principal Anna Morozovska, da Academia Nacional de Ciências da Ucrânia, "A segunda lei da termodinâmica rege a vida moderna:em todos os tipos de indústria, os humanos produzem consistentemente uma enorme quantidade de calor residual. Contudo, as leis da termodinâmica não excluem o resgate de parte dessa energia colhendo as flutuações térmicas para produzir eletricidade. "

A piroeletricidade pode desempenhar um papel fundamental em produtos eletrônicos de consumo, diz Morozovska, e recuperar esse calor na forma de energia piroelétrica pode trazer uma nova era de "energia minúscula". Nanogeradores piroelétricos podem ser extremamente úteis para alimentar tarefas específicas em aplicações biológicas, medicina e nanotecnologia, particularmente no espaço porque eles funcionam bem em baixas temperaturas.

Em uma investigação das propriedades piroelétricas de nanofios ferroelétricos, a equipe analisou como o coeficiente piroelétrico corresponde ao raio do fio e seu acoplamento. Eles descobriram que quanto menor o raio do fio, quanto mais o coeficiente piroelétrico diverge até um raio crítico no qual a resposta muda para paraelétrica (acima da temperatura de Curie). Este chamado "efeito de tamanho" poderia ser usado para ajustar as temperaturas de transição de fase em nanoestruturas ferroelétricas, permitindo assim um sistema com um grande, sintonizável, resposta piroelétrica.

Em teoria, o uso de contatos retificadores pode permitir que o nanofio ferroelétrico polarizado gere um gigante, piroelétrico, corrente contínua e tensão em resposta às flutuações de temperatura que podem ser coletadas e detectadas usando um detector bolométrico. Tal dispositivo em nanoescala não conteria nenhuma parte móvel e poderia ser adequado para operação de longo prazo em aplicações ambientais, como sistemas biológicos in vitro e espaço sideral. Os pesquisadores calculam que esses pequenos nanogeradores teriam uma eficiência muito alta em baixas temperaturas, diminuindo em temperaturas mais quentes.