Novo estudo: criação de dispositivo gerador de energia baseado em eletreto de gel

São PauloUma equipe de pesquisadores do NIMS, da Universidade de Hokkaido e da Universidade Farmacêutica Meiji desenvolveu um novo gel capaz de armazenar uma grande carga estática. Eles utilizaram esse gel junto com eletrodos flexíveis para criar um sensor. Esse sensor é capaz de detectar vibrações de baixa frequência, como as provocadas pelo movimento humano, e convertê-las em sinais de voltagem.

Este novo sensor pode ser utilizado em dispositivos de saúde vestíveis. Há um crescente interesse em materiais macios e leves que geram energia. Esses materiais são essenciais para a eletrônica flexível em cuidados de saúde e robôs. Materiais eletretos, que mantêm uma carga elétrica estável, podem alimentar dispositivos sem a necessidade de fontes de energia externas.

A equipe NIMS desenvolveu um líquido que é estável, funciona à temperatura ambiente e possui uma estrutura que inclui moléculas de corante e ramos flexíveis. Esse líquido mantém bem a carga elétrica, pode ser facilmente aplicado a outros materiais por pintura ou imersão, e é fácil de moldar.

Utilizar esses líquidos com eletrodos para criar dispositivos flexíveis é desafiador. Eles são difíceis de manter no lugar e vedar, o que pode ocasionar vazamentos. Além disso, é fundamental aprimorar sua capacidade de armazenar carga elétrica para otimizar a geração de energia.

A equipe recentemente criou um gel alcano-π ao adicionar uma pequena quantidade de uma substância formadora de gel a um líquido alcano-π. Este gel é muito mais elástico do que o líquido e é fácil de consertar e selar. Quando eles carregaram o gel para transformá-lo em um gel-electreto, ele reteve 24% mais carga do que o líquido. Essa melhor retenção de carga deve-se ao fato de que o gel mantém as cargas de forma mais eficaz.

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A pesquisa destaca diversos achados relevantes.

• O gel de alkil-π é mais elástico e mais fácil de manusear do que o líquido de alkil-π.
• O gel-eletreto retém 24% mais carga do que o líquido de alkil-π.
• O novo sensor detecta vibrações de até 17 Hz.
• O sensor gera 83% mais voltagem do que o sensor à base de líquido.

A equipe utilizou um gel combinado com eletrodos para criar um sensor que consegue detectar vibrações. Este sensor é capaz de perceber vibrações a partir de apenas 17 Hz e convertê-las em um sinal elétrico de 600 mV. Esse sinal elétrico é 83% mais forte do que o gerado por outro tipo de sensor que utiliza um líquido especial.

A equipe pretende aprimorar essa tecnologia desenvolvendo sensores vestíveis capazes de detectar pequenas vibrações e diferentes tipos de estresse. Além disso, trabalharão no aumento da capacidade de armazenamento e da vida útil dos materiais utilizados, bem como no reforço do gel que empregam.

Este gel pode ser reciclado e reutilizado como material para sensores de vibração. Isso o torna uma escolha favorável para o meio ambiente e contribui para a promoção de uma economia sustentável. Os avanços nesta pesquisa podem resultar em novas aplicações para tecnologia vestível e outros dispositivos eletrônicos flexíveis.