Dispositivos vestíveis movidos pelo movimento do corpo usando filmes finos de nanotubos de carbono extensíveis
p Como prova de conceito, a equipe da Universidade de Nagoya demonstrou a utilidade do novo nanogerador triboelétrico (TENG), aplicando-o para fazer folhas de comunicação óptica sem fio com alimentação própria, bem como luvas onde LEDs azuis foram incorporados no TENG e conectados usando filmes de nanotubo de carbono. Aqui, os LEDs azuis acendem quando as mãos batem palmas. As luvas podem ser retiradas e colocadas sem prejudicar sua funcionalidade por causa dos filmes finos de nanotubos extensíveis e flexíveis que formam os fios e um eletrodo. As folhas de comunicação sem fio (não mostradas) enviam sinais óticos diferentes dependendo da forma como são tocadas - toque ou deslize. Crédito:Universidade de Nagoya
p Transparente, nanogerador triboelétrico extensível (TENG) com área de até 12 cm x 12 cm e potência de saída de 8 Watts por metro quadrado, foi realizado por pesquisadores da Universidade de Nagoya usando um filme fino de nanotubo de carbono (filme CNT) como um dos eletrodos do TENG. O filme de CNT foi formado usando um método de revestimento por pulverização simples e escalonável, e aplicado, como prova de conceito, para folhas de comunicação óptica sem fio com alimentação própria e luvas que também alimentam LEDs azuis. O trabalho foi noticiado no jornal
Nano Energia . p Dispositivos vestíveis, como smartwatches e rastreadores de atividades, têm inúmeras funções úteis, incluindo exibição de informações e detecção de informações biológicas. Mais de meio bilhão já está sendo usado em todo o mundo, em uma ampla gama de aplicações, como esportes, cuidados de saúde, e a Internet das Coisas (IoTs) humana - e isso aumentará drasticamente quando a revolução das telecomunicações 5G florescer totalmente. Atualmente, quase todos esses dispositivos são alimentados por baterias recarregáveis, que são relativamente volumosos e requerem uma boa quantidade de tempo para recarregar. Além disso, as baterias de íon de lítio comumente usadas também enfrentam preocupações ambientais. E se a fonte de energia dos dispositivos vestíveis não fosse uma bateria, mas um material extensível que segue o movimento do corpo, e é pequeno e leve para o conforto do usuário? As tecnologias de coleta de energia que convertem pequenas quantidades de energia ambiente em energia elétrica podem fornecer uma alternativa às baterias para alimentar dispositivos vestíveis.
p Compreensível, Dispositivos eletrônicos extensíveis têm atraído muita pesquisa e atenção comercial recentemente. Coletores de energia vestíveis devem ser não apenas flexíveis, mas também extensíveis, a fim de seguir o movimento corporal tridimensional do corpo. Além disso, eles devem fornecer energia suficiente para acionar uma variedade de dispositivos eletrônicos. Contudo, a potência de saída dos harvesters atualmente não é suficiente para tornar prática a geração triboelétrica extensível.
p Uma equipe de pesquisa da Universidade de Nagoya superou o problema de elasticidade e baixa potência de saída. Como primeiro autor, Professor Assistente Masahiro Matsunaga, do Instituto de Materiais e Sistemas para Sustentabilidade da Universidade de Nagoya, explica, "Nós realizamos um nanogerador triboelétrico (TENG) transparente e extensível que pode seguir os movimentos humanos usando um filme fino de nanotubo de carbono (filme CNT) como um eletrodo para o TENG. O TENG fabricado tem uma estrutura simples:um filme CNT é ensanduichado dentro um elastômero polidimetilsiloxano (PDMS). Tem uma transparência de mais de 90%. "
p Quando a superfície do TENG é tocada, o TENG converte energia mecânica em eletricidade por um processo denominado "eletrificação de contato" e indução eletrostática. O filme CNT é feito por um método simples de revestimento por spray, que é econômico e escalonável. A equipe de pesquisa da Universidade de Nagoya pode fabricar um grande TENG com área de até 12 cm x 12 cm. Além disso, usando um tratamento de plasma durante a fabricação, o real, a densidade de saída de potência percebida do TENG é de até 8 Watts por metro quadrado.
p Como prova de conceito, a equipe da Universidade de Nagoya demonstrou a utilidade do novo TENG aplicando-o para fazer folhas de comunicação óptica sem fio com alimentação própria, e luvas onde diodos emissores de luz azul (LEDs) foram incorporados no TENG e conectados usando filmes CNT.
p O professor Matsunaga explica ainda:"Para as fichas de comunicação, formamos três eletrodos e fios separados com os LEDs de cores diferentes na folha. A folha pode enviar vários sinais ópticos, dependendo do tipo de toque - toque ou deslize. "
p "Para fazer a luva, colocamos o TENG na palma da mão, e usei um fio CNT para conectá-lo aos LEDs azuis embutidos nas costas da mão. A luva pode acionar LEDs com palmas. A luva pode ser colocada e retirada sem prejudicar a funcionalidade devido à elasticidade e durabilidade dos filmes CNT. "
p A nova técnica para produzir uma saída de potência relativamente alta, geradores de energia extensíveis e flexíveis podem ser o primeiro passo para diminuir nossa dependência de baterias recarregáveis para dispositivos vestíveis.