Smokey the Bear diz que só você pode prevenir incêndios florestais, mas e se Smokey tivesse um backup de alta tecnologia? Em um novo estudo, uma equipe de cientistas da Michigan State University projetou e fabricou um sistema remoto de detecção e alarme de incêndio florestal movido apenas pelo movimento das árvores ao vento.

Conforme detalhado no jornal Materiais Funcionais Avançados , o dispositivo, conhecido como MC-TENG - abreviação de nanogerador triboelétrico cilíndrico de várias camadas (TENG) - gera energia elétrica ao coletar energia do movimento esporádico dos galhos das árvores em que está pendurado.

"Até onde sabemos, esta é a primeira demonstração de um novo MC-TENG como um sistema de detecção de incêndio florestal, "disse o autor principal Changyong Cao, que dirige o Laboratório de Máquinas Soft e Eletrônica na Escola de Embalagem da MSU e é professor assistente na Escola de Embalagem e Departamentos de Engenharia Mecânica, e Engenharia Elétrica e de Computação.

"O sistema de detecção autoalimentado pode monitorar continuamente o incêndio e as condições ambientais sem exigir manutenção após a implantação, " ele disse.

Para Cao e sua equipe, os trágicos incêndios florestais nos últimos anos em todo o oeste americano, Brasil e Austrália foram as forças motrizes por trás dessa nova tecnologia. Cao acredita que uma resposta rápida e precoce aos incêndios florestais facilitará a tarefa de extingui-los, reduzindo significativamente os danos e perdas de bens e vidas.

Os métodos tradicionais de detecção de incêndios florestais incluem monitoramento por satélite, patrulhas terrestres, torres de vigia, entre outros, que têm altos custos trabalhistas e financeiros em troca de baixa eficiência.

As tecnologias atuais de sensores remotos estão se tornando mais comuns, mas dependem principalmente da tecnologia de bateria para obter energia.

"Embora as células solares tenham sido amplamente utilizadas para eletrônicos portáteis ou sistemas autoalimentados, é um desafio instalá-los em uma floresta por causa do sombreamento ou cobertura de folhagem exuberante, "disse Yaokun Pang, co-autor e associado de pós-doutorado no laboratório de Cao.

A tecnologia TENG converte energia mecânica externa - como o movimento de um galho de árvore - em eletricidade por meio do efeito triboelétrico, um fenômeno em que certos materiais tornam-se eletricamente carregados após se separarem de um segundo material com o qual estavam em contato anteriormente.

A versão mais simples do dispositivo TENG consiste em duas luvas cilíndricas de material exclusivo que se encaixam uma na outra. A manga do núcleo é ancorada de cima, enquanto a manga inferior está livre para deslizar para cima e para baixo e se mover de um lado para o outro, restringido apenas por uma faixa de conexão elástica ou mola. Conforme as duas mangas se movem fora de sincronia, a perda intermitente de contato gera eletricidade. Os MC-TENG são equipados com várias camadas triboelétricas hierárquicas, aumentando a produção elétrica.

O MC-TENG armazena sua corrente elétrica gerada esporadicamente em um microssupercapacitor baseado em nanotubo de carbono. Os pesquisadores selecionaram esta tecnologia por seus tempos rápidos de carga e descarga, permitindo que o dispositivo carregue adequadamente apenas com rajadas de vento curtas, mas sustentadas.

"Em uma frequência de vibração muito baixa, o MC-TENG pode gerar eletricidade de forma eficiente para carregar o supercapacitor conectado em menos de três minutos, "Cao disse.

Os pesquisadores equiparam o protótipo inicial com monóxido de carbono (CO) e sensores de temperatura. A adição de um sensor de temperatura tinha como objetivo reduzir a probabilidade de uma leitura de dióxido de carbono falso positiva.