Uma grande variedade de eletrônicos portáteis e vestíveis se tornou uma grande parte de nossas vidas diárias, então, um grupo de pesquisadores da Universidade de Stanford se perguntou se eles poderiam ser alimentados pela coleta de eletricidade do calor residual que existe ao nosso redor.

Inspiração adicional veio de um desejo de fabricar dispositivos de conversão de energia dos mesmos materiais que os próprios dispositivos ativos, para que eles possam se misturar como parte integrante do sistema total. Hoje, muitas fontes de alimentação de nanodispositivos biomédicos vêm de vários tipos de baterias que devem ser separadas da parte ativa dos sistemas, o que não é ideal.

No Cartas de Física Aplicada , os pesquisadores relatam o projeto e a fabricação de dispositivos termoelétricos de nanotubo de carbono de parede única em substratos de poliimida flexíveis como base para conversores de energia vestíveis.

"Nanotubos de carbono são materiais unidimensionais, conhecido por boas propriedades termoelétricas, o que significa desenvolver uma voltagem através deles em um gradiente de temperatura, "disse Eric Pop, professor de engenharia elétrica e ciência dos materiais. “O desafio é que os nanotubos de carbono também têm alta condutividade térmica, o que significa que é difícil manter um gradiente térmico entre eles, e eles têm sido difíceis de montá-los em geradores termoelétricos a baixo custo. "

O grupo usa redes impressas de nanotubos de carbono para enfrentar os dois desafios.

"Por exemplo, redes de espaguete de nanotubos de carbono têm condutividade térmica muito menor do que os nanotubos de carbono isolados, devido à presença de junções nas redes, que bloqueiam o fluxo de calor, "Pop disse." Além disso, a impressão direta dessas redes de nanotubos de carbono pode reduzir significativamente seus custos quando são ampliados. "

Dispositivos termoelétricos geram energia elétrica localmente ", reutilizando calor residual de dispositivos pessoais, aparelhos, veículos, processos comerciais e industriais, servidores de computador, iluminação solar variável no tempo, e até mesmo o corpo humano, "disse Hye Ryoung Lee, autor principal e um cientista pesquisador.

"Para eliminar obstáculos à aplicação em larga escala de materiais termoelétricos - toxicidade, escassez de materiais, fragilidade mecânica - os nanotubos de carbono oferecem uma excelente alternativa para outros materiais comumente usados, "Lee disse.

A abordagem do grupo demonstra um caminho para o uso de nanotubos de carbono com eletrodos imprimíveis em substratos de polímero flexível em um processo considerado econômico para manufatura de grande volume. Também é "mais verde" do que outros processos, porque a água é usada como solvente e dopantes adicionais são evitados.

Coletores de energia flexíveis e usáveis ​​podem ser embutidos em tecidos ou roupas ou colocados em formas e fatores de forma incomuns.

"Em contraste, termelétricas tradicionais que dependem de telureto de bismuto são quebradiças e rígidas, com aplicativos limitados, "Pop disse." Termelétricas baseadas em carbono também são mais ecológicas do que aquelas baseadas em materiais raros ou tóxicos como bismuto e telúrio. "

O conceito mais importante no trabalho do grupo é "reciclar energia o máximo que pudermos, conversão de distribuição desigual de calor em energia elétrica para uso no próximo ciclo de operação, que demonstramos usando geração termoelétrica baseada em nanotubos não tóxicos, "disse Yoshio Nishi, professor de engenharia elétrica. "Este conceito está em total consonância com a meta mundial de reduzir nosso consumo total de energia."