Vestível e autossuficiente: dispositivo gera energia apenas com o movimento do corpo

Os novos dispositivos vestíveis permitem alimentá-los sem baterias e coisas assim, mas apenas com a energia que emana do seu corpo.

O recente desenvolvimento de um coletor de energia piezoelétrico tridimensional extensível – liderado pelo Professor Jang Kyung-In do Departamento de Engenharia Robótica e Mecatrônica (da DGIST) – representa um avanço significativo no campo da tecnologia wearable . Com um dispositivo inovador, que utiliza os movimentos do corpo humano para recolher energia eléctrica , dando-nos uma solução prática, sustentável e contínua para alimentar dispositivos electrónicos portáteis.

Especificamente, a energia piezoelétrica é baseada em um fenômeno físico que converte a pressão mecânica em energia elétrica , por meio de materiais específicos, denominados piezoelétricos. E existem dois mecanismos principais de coleta: o efeito triboelétrico , que se baseia na troca de carga entre dois materiais em contato; e o efeito piezoelétrico , que é gerado pela deformação de materiais cristalinos ou cerâmicos. O aparelho em questão , desenvolvido pela equipe do professor Jang, utiliza este último mecanismo , aproveitando os movimentos naturais da pele, ou articulações, para gerar energia elétrica.

Saiba, porém, que as pesquisas em coletores de energia piezoelétricos não são novas, pois os materiais utilizados até o momento (polímeros ou compostos orgânicos) têm apresentado baixa eficiência de conversão. Esta limitação tem, portanto, dificultado a aplicação prática destes dispositivos. Que, basicamente, não foram capazes de produzir energia suficiente para alimentar sensores e dispositivos médicos vestíveis. Mas a equipa da DGIST superou este obstáculo através da utilização de uma cerâmica piezoeléctrica avançada: o titaninato de zirconato de chumbo (PZT).

O PZT é conhecido pelas suas excelentes propriedades piezoeléctricas , embora a sua natureza rígida e quebradiça tenha, até agora, limitado a sua utilização em aplicações flexíveis. E para superar esse desafio, os pesquisadores projetaram uma estrutura tridimensional que torna o material resistente à deformação (sem comprometer sua eficiência energética). Dando assim vida a uma configuração inovadora, que lhe permite adaptar-se aos movimentos naturais do corpo, mantendo ao mesmo tempo um elevado desempenho.

Sua estrutura

Outro elemento distintivo do dispositivo é o design dos eletrodos , desenvolvidos para maximizar a eficiência da captação de energia. Com isso, os pesquisadores introduziram um sistema de acoplamento específico para curvatura , dividindo os eletrodos em seções independentes. E essa estratégia não só evita o cancelamento das cargas elétricas geradas, mas melhora a eficiência do aparelho.

Os resultados obtidos até agora são surpreendentes . Não é de surpreender que o novo coletor de energia piezoelétrico tenha demonstrado uma eficiência 280 vezes maior do que os dispositivos convencionais. E isto abre novas perspectivas para o desenvolvimento de sistemas de energia autónomos, a serem implementados em dispositivos médicos, sensores biométricos e wearables. Dedique-se, quem sabe, ao monitoramento da saúde.

Suas inúmeras aplicações

Mas o potencial desta tecnologia não se limita ao setor médico. Na verdade, os dispositivos em questão também poderiam encontrar aplicação em realidade aumentada, automação residencial e Internet das Coisas. Além disso, a eliminação das baterias tradicionais , graças aos já mencionados sistemas de recolha de energia piezoeléctrica, poderia até reduzir o impacto ambiental dos resíduos electrónicos.

Não é por acaso, tal como sublinha o Professor Jan g, que esta tecnologia representa um passo crucial para a comercialização de dispositivos vestíveis e autossuficientes. Na verdade, com o apoio da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia e do programa de pesquisa biológica digital NAVE R , os resultados da pesquisa, publicados na ACS Nano, oferecem um horizonte promissor para a próxima geração de dispositivos vestíveis inteligentes e sustentáveis.

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