Engenheiros da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, desenvolveram folhas de borracha flexíveis capazes de gerar eletricidade a partir do movimento.
As folhas flexíveis poderão ser utilizadas na fabricação de acessórios, roupas e sapatos, aproveitando os movimentos naturais do corpo, como a respiração e o caminhar, para alimentar marcapassos, telefones celulares e outros equipamentos portáteis.
Piezoeletricidade
O material, composto por nanofitas de cerâmica incorporadas em folhas de borracha de silicone, gera eletricidade quando flexionado - um fenômeno conhecido como piezoeletricidade.
A ideia não é nova e já existem vários protótipos de nanogeradores que exploram a energia biomecânica e de vários tipos de músculos artificiais baseados no mesmo princípio.
Recentemente, foi vencido um grande desafio para o aproveitamento prático das vibrações de frequência variável da natureza na geração de eletricidade - veja Energia gerada a partir de movimentos da natureza rivaliza com baterias.
Mas esta é a primeira vez que os pesquisadores conseguem combinar com sucesso as nanofitas de titanato-zirconato de chumbo (PZT), um material cerâmico que é piezoelétrico, com o silicone, que é flexível, barato e biocompatível, já sendo utilizado em implantes e outros dispositivos médicos.
Piezo-borracha
Dentre os vários tipos de materiais piezoelétricos, o PZT é o mais eficiente que se conhece até hoje, sendo capaz de converter 80% da energia mecânica aplicada a ele em energia elétrica.
"O PZT é 100 vezes mais eficiente do que o quartzo, outro material piezoelétrico," explica Michael McAlpine, que liderou o projeto. "Você não gera tanta energia assim ao caminhar ou respirar, então você vai querer aproveitá-la da forma mais eficiente possível."
Os pesquisadores primeiro fabricaram as nanofitas de PZT - tiras tão estreitas que 100 delas colocadas lado a lado cabem em um espaço de um milímetro. Em um processo separado, eles incorporaram essas fitas em folhas de borracha de silicone, criando o que eles chamaram de "chips de piezo-borracha".
Tênis que geram energia
Protótipo do chip de piezo-borracha fabricado pelos pesquisadores. [Imagem: Michael McAlpine/Princeton University]O uso do silicone faz os cientistas acreditarem que será muito mais fácil utilizar a sua piezo-borracha em dispositivos práticos, inclusive implantados no corpo humano.
"Os novos dispositivos geradores de eletricidade poderiam ser implantados no corpo para alimentar dispositivos médicos perpetuamente, e o corpo não os rejeitará," disse McAlpine.
Mas esta é só uma previsão, e o uso prático do novo material terá que ser antes avaliado pelas autoridades de saúde, devido principalmente à presença da cerâmica PZT. Nenhuma avaliação desse tipo foi feita nesta pesquisa.
Mas o uso externo do material não impõe tantas restrições. Tênis e sapatos feitos com a borracha piezoelétrica, por exemplo, poderão aproveitar os movimentos de uma caminhada ou de uma corrida para recarregar o celular ou alimentar o tocador de MP3. O mesmo poderia ser feito com coletes que utilizem o movimento do tórax durante a respiração.
Atuador para robôs
Além de gerar eletricidade quando é flexionado, o oposto também é verdadeiro: a piezo-borracha flexiona quando uma corrente elétrica é aplicada sobre ela.
Isso abre possibilidades para outros tipos de aplicações, como seu o uso em equipamentos médicos de microcirurgia, afirma McAlpine, sempre de olho na área médica.
Essa ação mecânica faz a piezo-borracha funcionar como um atuador, uma espécie de músculo artificial, de grande interesse na área de robótica, por permitir a construção de robôs mais leves, menores e com menor consumo de energia.
"A beleza [deste material] é que é tudo escalável," afirmou Yi Qi, coautor da pesquisa. "Conforme avançarmos na fabricação dessas borrachas, seremos capazes de fazer folhas maiores e maiores, capazes de gerar mais e mais energia."
Bibliografia:
Piezoelectric Ribbons Printed onto Rubber for Flexible Energy Conversion
Yi Qi, Noah T. Jafferis, Kenneth Lyons Jr., Christine M. Lee, Habib Ahmad, Michael C. McAlpine
Nano Letters
January 26, 2010
Vol.: Articles ASAP
DOI: 10.1021/nl903377u
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=borracha-gera-energia-podera-alimentar-marcapassos-celulares&id=010115100204&ebol=sim
As folhas flexíveis poderão ser utilizadas na fabricação de acessórios, roupas e sapatos, aproveitando os movimentos naturais do corpo, como a respiração e o caminhar, para alimentar marcapassos, telefones celulares e outros equipamentos portáteis.
Piezoeletricidade
O material, composto por nanofitas de cerâmica incorporadas em folhas de borracha de silicone, gera eletricidade quando flexionado - um fenômeno conhecido como piezoeletricidade.
A ideia não é nova e já existem vários protótipos de nanogeradores que exploram a energia biomecânica e de vários tipos de músculos artificiais baseados no mesmo princípio.
Recentemente, foi vencido um grande desafio para o aproveitamento prático das vibrações de frequência variável da natureza na geração de eletricidade - veja Energia gerada a partir de movimentos da natureza rivaliza com baterias.
Mas esta é a primeira vez que os pesquisadores conseguem combinar com sucesso as nanofitas de titanato-zirconato de chumbo (PZT), um material cerâmico que é piezoelétrico, com o silicone, que é flexível, barato e biocompatível, já sendo utilizado em implantes e outros dispositivos médicos.
Piezo-borracha
Dentre os vários tipos de materiais piezoelétricos, o PZT é o mais eficiente que se conhece até hoje, sendo capaz de converter 80% da energia mecânica aplicada a ele em energia elétrica.
"O PZT é 100 vezes mais eficiente do que o quartzo, outro material piezoelétrico," explica Michael McAlpine, que liderou o projeto. "Você não gera tanta energia assim ao caminhar ou respirar, então você vai querer aproveitá-la da forma mais eficiente possível."
Os pesquisadores primeiro fabricaram as nanofitas de PZT - tiras tão estreitas que 100 delas colocadas lado a lado cabem em um espaço de um milímetro. Em um processo separado, eles incorporaram essas fitas em folhas de borracha de silicone, criando o que eles chamaram de "chips de piezo-borracha".
Tênis que geram energia
Protótipo do chip de piezo-borracha fabricado pelos pesquisadores. [Imagem: Michael McAlpine/Princeton University]O uso do silicone faz os cientistas acreditarem que será muito mais fácil utilizar a sua piezo-borracha em dispositivos práticos, inclusive implantados no corpo humano.
"Os novos dispositivos geradores de eletricidade poderiam ser implantados no corpo para alimentar dispositivos médicos perpetuamente, e o corpo não os rejeitará," disse McAlpine.
Mas esta é só uma previsão, e o uso prático do novo material terá que ser antes avaliado pelas autoridades de saúde, devido principalmente à presença da cerâmica PZT. Nenhuma avaliação desse tipo foi feita nesta pesquisa.
Mas o uso externo do material não impõe tantas restrições. Tênis e sapatos feitos com a borracha piezoelétrica, por exemplo, poderão aproveitar os movimentos de uma caminhada ou de uma corrida para recarregar o celular ou alimentar o tocador de MP3. O mesmo poderia ser feito com coletes que utilizem o movimento do tórax durante a respiração.
Atuador para robôs
Além de gerar eletricidade quando é flexionado, o oposto também é verdadeiro: a piezo-borracha flexiona quando uma corrente elétrica é aplicada sobre ela.
Isso abre possibilidades para outros tipos de aplicações, como seu o uso em equipamentos médicos de microcirurgia, afirma McAlpine, sempre de olho na área médica.
Essa ação mecânica faz a piezo-borracha funcionar como um atuador, uma espécie de músculo artificial, de grande interesse na área de robótica, por permitir a construção de robôs mais leves, menores e com menor consumo de energia.
"A beleza [deste material] é que é tudo escalável," afirmou Yi Qi, coautor da pesquisa. "Conforme avançarmos na fabricação dessas borrachas, seremos capazes de fazer folhas maiores e maiores, capazes de gerar mais e mais energia."
Bibliografia:
Piezoelectric Ribbons Printed onto Rubber for Flexible Energy Conversion
Yi Qi, Noah T. Jafferis, Kenneth Lyons Jr., Christine M. Lee, Habib Ahmad, Michael C. McAlpine
Nano Letters
January 26, 2010
Vol.: Articles ASAP
DOI: 10.1021/nl903377u
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=borracha-gera-energia-podera-alimentar-marcapassos-celulares&id=010115100204&ebol=sim
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