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Em um mundo faminto por energia limpa, os engenheiros criaram um novo material que converte as vibrações mecânicas simples ao nosso redor em eletricidade para alimentar sensores em tudo, desde marca-passos a espaçonaves.
O primeiro de seu tipo e produto de uma década de trabalho de pesquisadores da Universidade de Waterloo e da Universidade de Toronto, o novo sistema de geração é compacto, confiável, de baixo custo e muito, muito verde.
“Nossa descoberta terá um impacto social e econômico significativo ao reduzir nossa dependência de fontes de energia não renováveis”, disse Asif Khan, pesquisador de Waterloo e coautor de um novo estudo sobre o projeto. “Precisamos desses materiais geradores de energia de forma mais crítica neste momento do que em qualquer outro momento da história”.
O sistema desenvolvido por Khan e seus colegas é baseado no efeito piezoelétrico, que gera uma corrente elétrica aplicando pressão – vibrações mecânicas são um exemplo – a uma substância apropriada.
O efeito foi descoberto em 1880 e, desde então, um número limitado de materiais piezoelétricos, como quartzo e sais de Rochelle, tem sido usado em tecnologias que vão desde sonar e imagens ultrassônicas até dispositivos de micro-ondas.
O problema é que, até agora, os materiais piezoelétricos tradicionais usados em dispositivos comerciais tinham capacidade limitada de geração de eletricidade. Eles também costumam usar chumbo, que Khan descreve como “prejudicial ao meio ambiente e à saúde humana”.
Os pesquisadores resolveram os dois problemas.
Eles começaram cultivando um grande cristal único de um composto de haleto de metal molecular chamado cloreto de cobre edabco usando o efeito Jahn-Teller, um conceito químico bem conhecido relacionado à distorção geométrica espontânea de um campo cristalino.
Khan disse que o material altamente piezoelétrico foi então usado para fabricar nanogeradores “com uma densidade de energia recorde que pode colher pequenas vibrações mecânicas em quaisquer circunstâncias dinâmicas, desde o movimento humano até veículos automotivos” em um processo que não requer chumbo nem energia não renovável.
O nanogerador é minúsculo – 2,5 centímetros quadrados e tem a espessura de um cartão de visita – e pode ser convenientemente usado em inúmeras situações. Ele tem o potencial de alimentar sensores em uma vasta gama de dispositivos eletrônicos, incluindo bilhões necessários para a Internet das Coisas – a crescente rede global de objetos incorporados a sensores e software que conectam e trocam dados com outros dispositivos.
Dr. Dayan Ban, um pesquisador do Instituto Waterloo de Nanotecnologia, disse que, no futuro, as vibrações de uma aeronave poderiam alimentar seus sistemas de monitoramento sensorial, ou o batimento cardíaco de uma pessoa poderia manter seu marca-passo funcionando sem bateria.
“Nosso novo material mostrou desempenho recorde”, disse Ban, professor de engenharia elétrica e de computação. “Isso representa um novo caminho a seguir neste campo.”
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