p (Phys.org) - Dando um passo importante para os sistemas autoalimentados, pesquisadores construíram um nanogerador com uma tensão de saída ultra-alta de 209 V, que é 3,6 vezes maior do que o recorde anterior de 58 V. O nanogerador, que tem uma área inferior a 1 cm ² , pode alimentar instantaneamente um LED comercial e pode ter uma ampla variedade de aplicações, como fornecer uma maneira de fornecer energia a objetos na "Internet das Coisas". p Os pesquisadores, liderado por Yong Qin na Universidade de Lanzhou em Lanzhou, China, e a Academia Chinesa de Ciências em Pequim; e Zhong Lin Wang, da Academia Chinesa de Ciências e do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos EUA, publicaram seu estudo sobre o novo nanogerador em uma edição recente da Nano Letras .

p O nanogerador consiste em uma matriz de nanofios alinhados verticalmente com 420 μm de comprimento, com eletrodos na parte superior e inferior da matriz. Sob o impacto periódico de um objeto pesando cerca de meio quilo, ou simplesmente pressionar um dedo, o nanogerador sofre uma pressão que faz com que a matriz de nanofios se deforme. Devido ao efeito piezoelétrico, esta compressão mecânica conduz os elétrons em direção ao eletrodo inferior, gerar uma corrente elétrica. Quando o objeto pesado é removido, a pressão é liberada e os elétrons voltam pelo circuito. Ao repetir esta deformação mecânica periódica no nanogerador, os pesquisadores podiam gerar eletricidade.

p Os cientistas descobriram que a quantidade de eletricidade gerada pelo nanogerador depende da força de impacto. Ao soltar um objeto com um peso de 193 gramas no nanogerador de diferentes alturas que variam de 5 a 13 mm, os cientistas observaram que o sinal de saída é proporcional à raiz quadrada da altura de queda.

p Em seus experimentos, os pesquisadores demonstraram que uma força de impacto grande o suficiente aplicada ao nanogerador pode gerar uma tensão de pico de 209 V e uma corrente de pico de 53 μA, correspondendo a uma densidade de corrente de 23,5 μA / cm ² , que é 2,9 vezes maior do que o registro anterior de densidade de corrente de saída de 8,13 μA / cm ² .

p "A potência de saída de um nanogerador depende da voltagem e da corrente, porque a potência de saída é o produto da tensão e da corrente, "Wang disse Phys.org . "Aumentando a tensão de saída, naturalmente aumentamos a potência de saída. Isso é essencial para qualquer e todas as aplicações de pequenos componentes eletrônicos, eletrônicos portáteis e sensores sem fio. "

p Os pesquisadores mostraram que a saída de energia obtida aqui é alta o suficiente para alimentar diretamente um LED comercial de 1,9 V. Ao contrário da maioria dos outros nanogeradores, o novo dispositivo não requer uma unidade de armazenamento de energia, uma vantagem que pode permitir que sistemas com alimentação própria operem em uma ampla variedade de ambientes.

p Além de alimentar um LED, o nanogerador também pode ter aplicações biológicas. Aqui, os pesquisadores usaram o nanogerador para estimular o nervo ciático de uma rã e fazer com que o músculo gastrocnêmio da panturrilha da rã se contraísse. Anteriormente, este fenômeno foi demonstrado usando um grande nanogerador com uma área de cerca de 9 cm ² , enquanto o novo nanogerador com área de apenas 0,95 cm ² pode realizar a mesma estimulação nervosa e induzir o movimento muscular sob o pequeno impacto de um minúsculo toque de dedo.

p No futuro, minúsculos nanogeradores de alta potência como este podem ter aplicações no reparo de redes neurais biológicas, na segurança nacional, e na "Internet das Coisas". Neste último cenário, todos os objetos físicos seriam marcados (como identificação por radiofrequência [RFID]), e virtualmente representado em uma futura Internet, onde eles poderiam ser monitorados em tempo real.

p "O plano futuro é aumentar continuamente a potência de saída para que possamos atender a mais necessidades tecnológicas, "Disse Wang. p Copyright 2013 Phys.org
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