p Os engenheiros do MIT criaram um novo filme de polímero que pode gerar eletricidade a partir de uma fonte onipresente:vapor d'água. p O novo material muda de forma após absorver pequenas quantidades de água evaporada, permitindo que ele se enrole repetidamente para cima e para baixo. Aproveitar este movimento contínuo pode conduzir membros robóticos ou gerar eletricidade suficiente para alimentar dispositivos micro e nanoeletrônicos, como sensores ambientais.

p "Com um sensor alimentado por bateria, você deve substituí-lo periodicamente. Se você tem este dispositivo, você pode colher energia do meio ambiente para que não precise substituí-la com muita frequência, "diz Mingming Ma, pós-doutorado no Instituto David H. Koch de Pesquisa Integrativa do Câncer do MIT e autor principal de um artigo que descreve o novo material na edição de 11 de janeiro de Ciência .

p “Estamos muito entusiasmados com este novo material, e esperamos alcançar maior eficiência na conversão de energia mecânica em eletricidade, este material encontrará aplicações ainda mais amplas, "diz Robert Langer, o David H. Koch Institute Professor no MIT e autor sênior do artigo. Essas aplicações potenciais incluem em grande escala, geradores movidos a vapor de água, ou geradores menores para alimentar componentes eletrônicos vestíveis.

p Outros autores do artigo da Science são o pós-doutorado do Koch Institute Liang Guo e Daniel Anderson, o Samuel A. Goldblith Professor Associado de Engenharia Química e membro do Koch Institute e do MIT's Institute for Medical Engineering and Science.

p Coletando energia

p O novo filme é feito de uma rede interligada de dois polímeros diferentes. Um dos polímeros, polipirrol, forma uma matriz dura, mas flexível, que fornece suporte estrutural. O outro polímero, poliol-borato, é um gel macio que incha ao absorver água.

p Esforços anteriores para fazer filmes responsivos à água usaram apenas polipirrol, o que mostra uma resposta muito mais fraca por si só. "Ao incorporar os dois tipos diferentes de polímeros, você pode gerar um deslocamento muito maior, bem como uma força mais forte, "Guo diz.

p O filme coleta energia encontrada no gradiente de água entre ambientes secos e ricos em água. Quando o filme de 20 micrômetros de espessura fica em uma superfície que contém até mesmo uma pequena quantidade de umidade, a camada inferior absorve a água evaporada, forçando o filme a se enrolar para longe da superfície. Uma vez que a parte inferior do filme é exposta ao ar, ele libera a umidade rapidamente, cambalhotas para a frente, e começa a se enrolar novamente. À medida que este ciclo é repetido, o movimento contínuo converte a energia química do gradiente de água em energia mecânica.

p Esses filmes podem atuar como atuadores (um tipo de motor) ou geradores. Como um atuador, o material pode ser surpreendentemente poderoso:os pesquisadores demonstraram que um filme de 25 miligramas pode levantar uma carga de lâminas de vidro 380 vezes o seu próprio peso, ou transportar uma carga de fios de prata 10 vezes o seu próprio peso, trabalhando como um potente "mini trator" movido a água. Usando apenas água como fonte de energia, este filme poderia substituir os atuadores movidos a eletricidade agora usados ​​para controlar pequenos membros robóticos.

p “Não precisa de muita água, "Diz Ma." Uma quantidade muito pequena de umidade seria o suficiente. "

p Gerando eletricidade

p A energia mecânica gerada pelo material também pode ser convertida em eletricidade pelo acoplamento do filme de polímero com um material piezoelétrico, que converte o estresse mecânico em uma carga elétrica. Este sistema pode gerar uma potência média de 5,6 nanowatts, que podem ser armazenados em capacitores para alimentar dispositivos microeletrônicos de ultra-baixa potência, como sensores de temperatura e umidade.

p Se usado para gerar eletricidade em maior escala, o filme pode colher energia do meio ambiente, por exemplo, quando colocado acima de um lago ou rio. Ou, pode ser anexado a roupas, onde a mera evaporação do suor poderia alimentar dispositivos como sensores de monitoramento fisiológico. "Você pode estar executando ou se exercitando e gerando energia, "Guo diz.

p Em uma escala menor, o filme pode alimentar sistemas mecânicos microelétricos (MEMS), incluindo sensores ambientais, ou dispositivos ainda menores, como a nanoeletrônica. Os pesquisadores agora estão trabalhando para melhorar a eficiência da conversão de energia mecânica em energia elétrica, o que poderia permitir que filmes menores acionassem dispositivos maiores.