p Grandes quantidades de peixe são consumidas na Índia diariamente, que gera uma grande quantidade de materiais "biorresíduos" de peixes. Na tentativa de fazer algo positivo com este biorresíduo, uma equipe de pesquisadores da Universidade Jadavpur em Koltata, A Índia explorou a reciclagem de subprodutos de peixes em um coletor de energia para produtos eletrônicos autoalimentados. p A premissa básica por trás do trabalho dos pesquisadores é simples:escamas de peixes contêm fibras de colágeno que possuem uma propriedade piezoelétrica, o que significa que uma carga elétrica é gerada em resposta à aplicação de um estresse mecânico. Conforme a equipe relata esta semana em Cartas de Física Aplicada , eles foram capazes de aproveitar essa propriedade para fabricar um nanogerador bio-piezoelétrico.

p Para fazer isso, os pesquisadores primeiro "coletaram resíduos biológicos na forma de escamas de peixe cru de um mercado de processamento de peixe, e então usou um processo de desmineralização para torná-los transparentes e flexíveis, "explicou Dipankar Mandal, professor assistente, Laboratório de Dispositivos Nano-Piezoelétricos Orgânicos, Departamento de Física, na Universidade de Jadavpur.

p Os colágenos nas escamas de peixes processados ​​atuam como um elemento piezoelétrico ativo.

p "Fomos capazes de fazer um nanogerador bio-piezoelétrico - também conhecido como coletor de energia - com eletrodos em ambos os lados, e então laminado, "Mandal disse.

p Embora seja bem conhecido que uma única nanofibra de colágeno exibe piezoeletricidade, até agora ninguém havia tentado se concentrar em organizar hierarquicamente as nanofibrilas de colágeno dentro das escamas naturais dos peixes.

p "Queríamos explorar o que acontece com o rendimento piezoelétrico quando um monte de nanofibrilas de colágeno estão hierarquicamente bem alinhadas e automontadas nas escamas de peixes, "acrescentou." E descobrimos que a piezoeletricidade do colágeno da escama de peixe é bastante grande (~ 5 pC / N), que pudemos confirmar por meio de medição direta. "

p Além disso, o loop de histerese de campo elétrico de polarização e o loop de histerese de campo elétrico de tensão resultante - prova de um efeito piezoelétrico inverso - causado pelo efeito de eletroestrição "não linear" corroboraram suas descobertas.

p O trabalho da equipe é a primeira demonstração conhecida do efeito piezoelétrico direto de escamas de peixes a partir da eletricidade gerada por um nanogerador bio-piezoelétrico sob estímulos mecânicos - sem a necessidade de quaisquer tratamentos pós-elétricos.

p "Estamos bem cientes das desvantagens dos tratamentos de pós-processamento de materiais piezoelétricos, "Mandal observou.

p Para explorar os fenômenos de autoalinhamento do colágeno de escama de peixe, os pesquisadores usaram espectroscopia de estrutura fina de absorção de raios-X próxima à borda, medido no Raja Ramanna Center for Advanced Technology em Indore, Índia.

p Testes experimentais e teóricos ajudaram a esclarecer o desempenho de eliminação de energia do nanogerador bio-piezoelétrico. É capaz de eliminar vários tipos de energias mecânicas ambientais, incluindo movimentos corporais, máquina e vibrações sonoras, e fluxo de vento. Até mesmo tocar repetidamente o nanogerador bio-piezoelétrico com um dedo pode acender mais de 50 LEDs azuis.

p "Esperamos que nosso trabalho tenha um grande impacto no campo da eletrônica flexível com alimentação própria, "Mandal disse." Até agora, apesar de vários esforços extraordinários, ninguém mais foi capaz de fazer um coletor de energia biodegradável de forma econômica, processo de uma única etapa. "

p O trabalho do grupo pode potencialmente ser para uso em eletrônicos transparentes, eletrônicos biocompatíveis e biodegradáveis, eletrônicos comestíveis, dispositivos médicos implantáveis ​​autoalimentados, cirurgias, monitoramento de e-saúde, bem como diagnósticos in vitro e in vivo, além de sua miríade de usos para eletrônicos portáteis.

p "No futuro, nosso objetivo é implantar um nanogerador bio-piezoelétrico em um coração para dispositivos de marca-passo, onde irá gerar continuamente energia a partir de batimentos cardíacos para a operação do dispositivo, "Mandal disse." Então vai se degradar quando não for mais necessário. Uma vez que o tecido cardíaco também é composto de colágeno, espera-se que nosso nanogerador bio-piezoelétrico seja muito compatível com o coração. "

p O nanogerador bio-piezoelétrico do grupo também pode ajudar na entrega de drogas direcionadas, que atualmente está gerando interesse como forma de recuperar células cancerosas in vivo e também de estimular diferentes tipos de tecidos danificados.

p "Portanto, esperamos que nosso trabalho tenha enorme importância para dispositivos médicos implantáveis ​​de próxima geração, " ele adicionou.

p "Nosso objetivo final é projetar e projetar eletrônicos ingeríveis sofisticados compostos de materiais não tóxicos que sejam úteis para uma ampla gama de aplicações diagnósticas e terapêuticas, "disse Mandal.