Eletrônica

Sapatos usam nova técnica para gerar energia para aparelhos portáteis

Sapatos ganham nova técnica de geração de energia
São cerca de 20 watts de potência gerados pelo dispositivo instalado nos sapatos de um homem adulto, durante uma caminhada em ritmo normal. [Imagem: Krupenkin/Taylor]

Sapatos energéticos

Há poucos dias, pesquisadores apresentaram um sapato-gerador, capaz de produzir energia usando músculos artificiais.

O Dr. Tom Krupenkin e seu colega J. Ashley Taylor, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, também estão de olho nos sapatos, mas adotaram uma técnica diferente.

Krupenkin e Taylor trabalham há bastante tempo com a manipulação de gotas de líquido em nanoescala, o que os levou a desenvolver um material anti-congelante e outro capaz de repelir virtualmente qualquer líquido.

Em outra linha, pesquisadores vêm trabalhando há bastante tempo com um fenômeno chamado eletroumectação, a capacidade de controlar eletricamente como os líquidos interagem com superfícies sólidas, o que tem rendido bons frutos na área de papel eletrônico e telas flexíveis.

O que os dois pesquisadores fizeram foi inverter esse processo, criando a "eletroumectação reversa".

Eletroumectação reversa

Em vez de usar a eletricidade para a manipulação das gotas, como na eletroumectação, os dois cientistas estão usando as gotas para gerar eletricidade.

A energia mecânica é convertida em energia elétrica usando um dispositivo microfluídico - fluidos circulando no interior de microcanais.

As microgotas no interior do dispositivo interagem com um substrato feito com múltiplas camadas nanométricas de um material dielétrico, gerando uma carga eletrostática.

Sapatos ganham nova técnica de geração de energia
A energia mecânica é convertida em energia elétrica usando um dispositivo microfluídico - fluidos circulando no interior de microcanais. [Imagem: Krupenkin/Taylor]

"Em sua essência, o processo de eletroumectação reversa é conceitualmente simples. A gota e os eletrodos são conectados a um circuito elétrico externo que fornece uma tensão de polarização constante entre a gota e o eletrodo.

"O acionamento mecânico externo é usado para mover a gota de forma a forçar uma diminuição da sua sobreposição com o eletrodo revestido com o filme dielétrico. Isto resulta na diminuição da carga total que pode ser mantida na interface líquido-sólido da gota.

"A carga elétrica excessiva, então, flui de volta através do circuito elétrico que conecta a gota e o eletrodo, gerando uma corrente elétrica que pode ser utilizada para alimentar uma carga externa," explicam os pesquisadores em seu artigo.

Colheita de alta densidade

A grande vantagem dessa abordagem é a alta densidade energética alcançada, de até 103 W m-2.

Isso se traduz em cerca de 20 watts de potência gerados pelo dispositivo instalado nos sapatos de um homem adulto, durante uma caminhada em ritmo normal.

Esta é a primeira solução no campo da chamada colheita de energia que oferece potência nessa faixa.

Embora já existam diversos sensores e equipamentos menores sendo alimentados por micro e nano-geradores, há uma demanda crescente por um dispositivo capaz de alimentar aparelhos maiores, incluindo o recarregamento de baterias de tablets e netbooks.

Krupenkin e Taylor estão entusiasmados com os resultados obtidos, já tendo fundado sua própria empresa, a InStep NanoPower, para tentar comercializar a tecnologia.

O maior desafio agora é encontrar uma forma prática de ligar os sapatos aos aparelhos a serem alimentados ou recarregados.

Bibliografia:

Reverse electrowetting as a new approach to high-power energy harvesting
Tom Krupenkin, J. Ashley Taylor
Nature Communications
23 August 2011
Vol.: 2, Article number: 448
DOI: 10.1038/ncomms1454




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