O efeito triboelétrico é um fenômeno em que uma carga é gerada em dois materiais diferentes quando os materiais são separados após estarem em contato um com o outro. Os nanogeradores triboelétricos (TENGs) usam esse efeito para converter movimento mecânico em energia elétrica. A compacidade dos TENGs permite que eles sejam usados ​​como dispositivos vestíveis que podem aproveitar o movimento do corpo para alimentar a eletrônica. Sendo vestíveis, a ênfase é colocada nas propriedades do tecido (como o conforto do material) e na capacidade de carga dos nanogeradores. Geralmente, os materiais triboelétricos escolhidos para o nanogerador devem ser seguros, compatíveis com o corpo humano (biocompatíveis), flexíveis e respiráveis, mantendo um alto desempenho de saída elétrica.
Entre os muitos materiais considerados para TENGs, as fibras eletrofiadas são um candidato promissor, pois são leves, fortes e possuem propriedades elétricas desejáveis. A eletrofiação é uma técnica pela qual soluções de polímeros são desenhadas em fibras usando carga elétrica. Existem esforços contínuos para adicionar metais às fibras eletrofiadas para melhorar o potencial eletrostático e as capacidades de retenção de carga. Mas isso levou a compromissos entre o conforto e o desempenho de saída do material.

Em um estudo recente publicado na Nano Energy , pesquisadores da Universidade de Fukui, no Japão, e da Universidade de Nanjing, na China, desenvolveram uma camada composta totalmente fibrosa TENG (AF-TENG) que pode ser facilmente integrada ao tecido normal. "Com nosso trabalho, pretendemos fornecer um novo ponto de vista para coletores de energia vestíveis e têxteis inteligentes", diz o Dr. Hiroaki Sakamoto, autor correspondente do estudo.

O AF-TENG contém uma membrana triboelétrica feita de duas camadas de fibras eletrofiadas – uma de um material chamado fluoreto de polivinilideno (PVDF) e a outra de um tipo de nylon. Os nanofios de prata cobrem essas camadas. Os pesquisadores adicionaram ainda uma camada de fibras de poliestireno eletrofiadas entre os nanofios de prata e a membrana triboelétrica.

O movimento mecânico do corpo ao caminhar ou correr faz com que as camadas triboelétricas ganhem carga. Dessa forma, a energia mecânica é convertida em energia elétrica, que pode ser utilizada para alimentar dispositivos eletrônicos.

Normalmente, o acúmulo de carga na superfície triboelétrica é gradualmente perdido ou dissipado, reduzindo a densidade de carga da superfície e o desempenho de saída do nanogerador. No entanto, neste caso, a membrana de poliestireno adicionada coleta e retém a carga, retendo a densidade de carga superficial do AF-TENG. Os pesquisadores usaram o AF-TENG para acender 126 LEDs comerciais cada um com 0,06 Watt, demonstrando a viabilidade do nanogerador. Além disso, de acordo com o Dr. Sakamoto, "O dispositivo de geração de energia tem flexibilidade e respirabilidade, pois todos os componentes são compostos de materiais de fibra. Este dispositivo apresenta grande potencial na captação da eletricidade estática de nossas roupas".

Embora os TENGs estejam atualmente limitados a alimentar dispositivos de baixa potência, como LEDs e calculadoras, melhorias na usabilidade e no desempenho de saída são etapas essenciais para a futura tecnologia vestível. + Explorar mais

Como alimentar eletrônicos usando movimento mecânico