Novo tecido é capaz de converter movimento em eletricidade

Cientistas da NTU Singapore desenvolveram um “tecido” elástico e impermeável que transforma a energia gerada pelos movimentos do corpo em energia elétrica.

Um componente crucial no tecido é um polímero que, quando pressionado ou espremido, converte o estresse mecânico em energia elétrica. Ele também é feito com elastano como camada de base e integrado com um material semelhante a borracha para mantê-lo forte, flexível e à prova d’água.

Em um experimento de prova de conceito relatado na revista científica Advanced Materials em abril, a equipe da NTU Singapore mostrou que tocar em um pedaço de 3 cm por 4 cm do novo tecido gerava energia elétrica suficiente para acender 100 LEDs. Lavar, dobrar e amassar o tecido não prejudicou o desempenho e pode manter a saída elétrica estável por até cinco meses.

O cientista de materiais e professor associado da NTU (Graduação em Educação) Lee Pooi See, que liderou o estudo, disse: “Houve muitas tentativas de desenvolver tecidos ou roupas que possam coletar energia do movimento, mas um grande desafio foi desenvolver algo que não se degrada após ser lavado e, ao mesmo tempo, mantém uma excelente saída elétrica. Em nosso estudo, demonstramos que nosso protótipo continua funcionando bem após a lavagem e amassado. Achamos que poderia ser tecido em camisetas ou integrado em solas de sapatos para coletar energia dos menores movimentos do corpo, canalizando eletricidade para dispositivos móveis.

Fonte de energia alternativa

O tecido gerador de eletricidade desenvolvido pela equipe NTU é um dispositivo de captação de energia que transforma vibrações produzidas a partir dos menores movimentos do corpo na vida cotidiana em eletricidade. O tecido protótipo produz eletricidade de duas maneiras: quando é pressionado ou amassado (piezoeletricidade), e quando entra em contato ou está em atrito com outros materiais, como pele ou luvas de borracha (efeito triboelétrico). Para fabricar o protótipo, os cientistas primeiro fizeram um eletrodo elástico por serigrafia de uma “tinta” composta por prata e estireno-etileno-butileno-estireno (EEBE), um material semelhante a borracha encontrado em mordedores e manoplas de guidão para torná-lo mais elástico e à prova d’água. Este eletrodo elástico é então preso a um pedaço de tecido de nanofibra composto por dois componentes principais: poli(fluoreto de vinilideno)-co-hexafluoropropileno (PFVCHP), um polímero que produz uma carga elétrica quando comprimido, dobrado ou esticado; e perovskitas sem chumbo, um material promissor no campo de células solares e LEDs.

O estudante Jiang Feng, que faz parte da equipe de pesquisa, explicou: “A incorporação de perovskitas em PVDF-HPF aumenta a produção elétrica do protótipo. Em nosso estudo, optamos por perovskitas sem chumbo como uma opção mais ecológica. Integrando-as ao PVDF-HPF confere às perovskitas uma durabilidade e flexibilidade mecânicas excepcionais. O PVDF-HPF também atua como uma camada extra de proteção às perovskitas, aumentando sua propriedade mecânica e estabilidade.”

O resultado é um protótipo de tecido que gera 2,34 watts por metro quadrado de eletricidade – o suficiente para alimentar pequenos dispositivos eletrônicos, como LEDs e capacitores comerciais. Prova de conceito para demonstrar como o seu tecido protótipo poderia funcionar, os cientistas da NTU mostraram como uma mão batendo em um pedaço de tecido de 3 cm por 4 cm continuamente poderia acender 100 LEDs, ou carregar vários capacitores, que são dispositivos que armazenam energia elétrica e são encontrados em dispositivos como telefones celulares. O tecido mostrou boa durabilidade e estabilidade – suas propriedades elétricas não se deterioraram após a lavagem, dobra e amarrotamento.

Também continuou a produzir uma saída elétrica estável contínua por até cinco meses. Os cientistas mostraram que seu tecido poderia aproveitar a energia de uma série de movimentos humanos, prendendo-a ao braço, perna, mão e cotovelo, bem como às palmilhas 3 dos sapatos, e o fizeram sem afetar os movimentos. O professor Lee disse: “Apesar da capacidade aprimorada da bateria e da demanda de energia reduzida, as fontes de energia para dispositivos vestíveis ainda exigem substituições frequentes de bateria. até mesmo para construir sistemas auto-alimentados. Até onde sabemos, este é o primeiro dispositivo de energia híbrido baseado em perovskita que é estável, elástico, respirável, impermeável,

Este protótipo de coleta de energia baseado em tecido se baseia no corpo de trabalho da equipe da NTU que analisa como a energia gerada no ambiente pode ser eliminada. Por exemplo, a equipe desenvolveu recentemente um tipo de filme que poderia ser montado em telhados ou paredes para aproveitar a energia produzida pelo vento ou gotas de chuva caindo no filme. A equipe agora está analisando como o mesmo tecido pode ser adaptado para coletar diferentes formas de energia.