Roupa eletrizante usa o corpo para gerar e armazenar energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/03/2021

A eletricidade gerada pelo movimento e pelo suor é suficiente para alimentar um relógio, uma tela e sensores.
[Imagem: Lu Yin]

Microrrede de vestir

Para que as roupas possam se tornar "inteligentes" - incorporar funcionalidades com o uso de circuitos eletrônicos - elas vão precisar gerar eletricidade para alimentar seus sensores, atuadores, telas, sistemas de comunicação etc.

Têm sido apresentados progressos significativos nessa área nos últimos anos, mas ainda é cedo para dizer qual é a melhor solução em termos de eficiência, praticidade e biocompatibilidade.

Em vez de escolher uma das alternativas, Lu Yin e seus colegas da Universidade da Califórnia em San Diego resolveram reunir todas e colocá-las em uma única roupa, criando o que ele chamou de "microrrede de vestir".

No campo da engenharia elétrica, microrredes são redes de distribuição de eletricidade de pequeno porte, independentes e operando como ilhas individuais.

"Estamos aplicando o conceito de microrrede para criar sistemas vestíveis que são alimentados de forma sustentável, confiável e independente," disse Yin. "Assim como uma microrrede urbana integra uma variedade de fontes de energia renováveis locais, como eólica e solar, uma microrrede vestível integra dispositivos que coletam energia localmente de diferentes partes do corpo, como suor e movimento, ao mesmo tempo mantendo um armazenamento de energia."

Estas são as biocélulas, que geram eletricidade a partir do suor.
[Imagem: Lu Yin et al. - 10.1038/s41467-021-21701-7]

Roupa que gera energia

A roupa geradora de eletricidade conta com três tecnologias principais: 1) células de biocombustível movidas a suor; 2) nanogeradores a movimento, chamados geradores triboelétricos; e 3) supercapacitores de armazenamento de energia.

Todas as peças são flexíveis, laváveis e podem ser impressas na roupa pelo tradicional método de estampagem.

Estes são os nanogeradores triboelétricos, que geram energia do movimento.
[Imagem: Lu Yin et al. - 10.1038/s41467-021-21701-7]

Biocélulas, nanogeradores e supercapacitores

As células a biocombustível, que coletam energia do suor, estão localizadas dentro da camisa, no peito.

Os nanogeradores triboelétricos foram posicionados fora da camisa, nos antebraços e nas laterais do torso, perto da cintura. Eles coletam energia do movimento de balanço dos braços contra o torso conforme o usuário se mexe ou caminha.

Os supercapacitores ficam fora da camisa, no peito, armazenando temporariamente a eletricidade de ambos os dispositivos de geração, liberando-a de forma paulatina para alimentar os aparelhos eletrônicos.

Estes são os supercapacitores, que funcionam como baterias temporárias.
[Imagem: Lu Yin et al. - 10.1038/s41467-021-21701-7]

Energia com exercício e sem exercício

A microrrede vestível foi testada em sessões de 30 minutos, que consistiam em 10 minutos de exercícios em bicicleta estacionária e esteira, seguidos de 20 minutos de descanso.

O sistema foi capaz de alimentar um relógio de pulso LCD ou uma pequena tela eletrocrômica - um dispositivo que muda de cor em resposta a uma tensão - ao longo de cada sessão de 30 minutos.

"Não estamos apenas adicionando A e B e chamando tudo de sistema. Escolhemos peças que têm todos fatores de forma compatíveis (tudo aqui é imprimível, flexível e extensível); desempenho correspondente; e funcionalidade complementar, o que significa que todos são úteis para o mesmo cenário, neste caso uma movimentação vigorosa," disse o professor Joseph Wang, cuja equipe já havia construído uma camisa que aquece e esfria conforme o clima, para manter o conforto do usuário.

Como próximo passo, a equipe pretende desenvolver sistemas que possam coletar energia enquanto o usuário está sentado dentro de um escritório, por exemplo, ou movendo-se lentamente.

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