Dispositivo gera energia a partir de atrito, movimentos e vibraç

Jornal GGN – Um professor do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos Estados Unidos, está desenvolvendo uma tecnologia que se aproveita da geração espontânea de energia gerada pelo atrito entre objetos, pelas vibrações para criar uma nova geração de smartphones e dispositivos com baterias de fácil recarregamento. Em experimentos, o pesquisador Zhong Lin Wang já conseguiu iluminar mil lâmpadas de LED sem baterias ou cabos de alimentação ao investir em uma área da física conhecida como triboeletricidade.

A ideia é gerar celulares capazes de se recarregar ao capturar a energia mecânica que, de outro modo, é simplesmente desperdiçada, como uma caminhada, o sopro do vento, vibrações e até mesmo as ondas do mar. “Somos capazes de entregar pequenas quantidades de energia portátil para aplicações móveis e sensores de hoje. Isso abre uma fonte de energia ao colhermos energia a partir de atividades de todos os tipos”, diz Wang.

Na sua forma mais simples, um gerador triboelétrico usa duas folhas de materiais diferentes: um “doador” de elétrons e um receptor de elétrons. Quando em contato, os elétrons fluem de um material para o outro. Quando as folhas são separadas, uma tem a carga elétrica isolada pela distância entre elas. Se uma carga eléctrica é, então, ligada a dois eletrodos colocados nas extremidades exteriores das duas superfícies, uma pequena corrente fluirá para equalizar as cargas.

Aplicações variadas

Ao repetir o processo de forma contínua , é possível produzir uma corrente alternada. Em uma variação da técnica, os materiais de polímeros flexíveis – geralmente mais baratos – produzem a corrente ao serem friccionados, antes mesmo de haver a separação. Na pesquisa de Wang, foram produzidos geradores que produzem corrente contínua.

“O fato de que uma carga elétrica poder ser produzida através de triboeletrificação é bem conhecida. O que foi introduzido é uma técnica de separação por diferença que produz uma queda de tensão, o que conduz a um fluxo de corrente na carga externa, permitindo que a carga possa ser usada. Esse gerador pode converter energia mecânica aleatória do nosso meio ambiente em energia elétrica”, garante Wang.

Desde a primeira publicação sobre a pesquisa, Wang e sua equipe têm aumentado a densidade de seu gerador triboelétrico, bem como sua potência. Um metro quadrado de material de camada única pode produzir até 300 watts. Eles descobriram que a densidade de potência de volume atinge mais de 400 kilowatts por metro cúbico a uma eficiência superior a 50%. Os pesquisadores ampliaram o leque de técnicas de coleta de energia, usando vários materiais do dia a dia.

Eles aprenderam a aumentar a produção de energia por meio da aplicação de padrões de microescala para as folhas de polímero. A padronização aumenta efetivamente a área de contato e, assim, aumenta a eficácia da transferência de carga.

Como a temática energética desperta grande interesse, sobretudo em estudos que busquem novas formas de geração de energia e, preferencialmente, que não poluam o meio ambiente, a pesquisa acabou apoiada por uma variedade de patrocinadores, como National Science Foundation, Departamento de Energia dos Estados Unidos e várias organizações dedicadas ao tema.

Descoberta acidental

Wang e sua equipe descobriram, acidentalmente, o potencial de geração de energia do efeito triboelétrico enquanto trabalhavam em geradores piezoelétricos, que usam uma tecnologia diferente. A saída de um dispositivo piezoelétrico era muito maior do que o esperado, e a causa da maior produção foi atribuída à montagem incorreta que permitiu que duas superfícies de polímeros se friccionassem. Seis meses depois, em 2012, eles criaram o primeiro gerador triboelétrico.

Desde então, a equipe vem expandido as aplicações. Agora, os cientistas produzem correntes elétricas de contato entre a água e uma superfície de polímero padronizada . Seu mais recente trabalho, publicado na revista científica ACS Nano, em novembro, descreveu captação de energia a partir da tela sensível ao toque de um computador portátil. Os pesquisadores trabalham agora com outros tipos de polímeros, tecidos e até com papel. A ideia é adaptar a tecnologia para materiais de baixo custo, como garrafas de bebidas recicladas.

Como os geradores podem ser feitos a partir de polímeros quase transparentes, é possível usá-los em telas de toque e similares. Além disso, os geradores também podem detectar fontes externas de energia, já que produzem corrente quando são perturbados por fontes fora do sistema. Assim, eles poderiam ser usados para medir mudanças nas taxas de fluxo, movimento brusco e até detectar quando gotas de chuva caem no telhado.

Para o futuro, Wang e sua equipe de pesquisa têm planos de continuar a estudar os geradores e sensores para melhorar sua produção e sensibilidade. O tamanho do material pode ser aumentado, e múltiplas camadas podem aumentar a produção de energia. “Todo mundo já viu esse efeito, mas conseguimos encontrar aplicações práticas para isso”, afirma o cientista.

Com informações do Phys.org