Durante anos, nossos dispositivos eletrônicos estão ficando menores e mais rápidos, mas a tendência não pode continuar até resolver um grande obstáculo: as baterias.

As baterias são o gargalo de qualquer sistema eletrônico, diz Dina El-Damak , professora de engenharia elétrica da Universidade do Sul da Califórnia. Um dispositivo é tão bom quanto sua fonte de energia, e já a busca por mais energia e computação mais rápida levou a situações perigosas como as explosões da Samsung Galaxy 7 . Uma solução é a criação de dispositivos auto-alimentados que geram eletricidade de fontes como movimento e calor corporal, sem necessidade de bateria interna.

Embora demore um pouco antes de terminar com os nossos carregadores de iPhone, cientistas de todo o país estão trabalhando para esse objetivo, e as empresas também entram nisso.

POR QUE OS DISPOSITIVOS AUTO-ALIMENTADOS?

Para a maioria de nós, dispositivos auto-alimentados significam nunca carregar nosso telefone ou Fitbit. Mas a aplicação chave que a maioria dos pesquisadores tem em sua atenção é a saúde, principalmente dispositivos médicos implantáveis, como os pacemakers. “Se o dispositivo se basear em baterias, a substituição da bateria precisa de cirurgia, de modo que providenciar operações para dispositivos médicos é uma grande vantagem e pode realmente afetar a vida das pessoas”, diz El-Damak.

Isso também poderia ajudar com implantes de cérebro, como o tipo que a empresa de Elon Musk Neuralink espera criar. Atualmente, a maioria dos implantes de cérebro dura menos de cinco anos, e um implante de longa duração precisa ter baterias duradouras.

ALIMENTAÇÃO DE POTÊNCIA DO CALOR CORPORAL

Existem muitas maneiras pelas quais os dispositivos auto-alimentados podem funcionar. Um é energia piezoelétrica, que é gerada quando você aplica pressão a certos materiais. Outro método, mais comum na imaginação pública, é o movimento de colheita. Mas enquanto o movimento parece óbvio, não é prático ter um dispositivo que só funciona quando você está em movimento. Assim, para muitos pesquisadores, a melhor fonte de energia é o calor corporal, ou geração termelétrica.

A geração termoelétrica funciona porque nossos corpos são quase sempre uma temperatura diferente do exterior do ar. Os geradores termoelétricos retomam a diferença de temperatura e depois usam isso para criar energia, diz Daryoosh Vashaee , engenheiro elétrico da North Carolina State University. No ano passado, seu time construiu um pequeno dispositivo que fazia exatamente isso. É uma aba metálica que pode ser incorporada em uma camisa ou usada em uma braçadeira. (Eles publicaram os resultados em um artigo na revista Applied Energy.)

A óbvia vantagem do calor do corpo é que você não precisa fazer nada para gerar energia, diz Vashaee. Mas o desafio é que você só pode colher pouca energia ao mesmo tempo. “Esses dispositivos são basicamente confiando em apenas alguns graus de diferença de temperatura, às vezes apenas um grau ou menos”, diz ele, “para que os dispositivos tenham que ser realmente eficientes quando projetados para usar uma pequena quantidade de calor para gerar energia útil”.

Seu gerador somente gera energia nos microwatts, o que nunca alimentará um telefone e é muito pequeno para quase qualquer dispositivo. É possível fazer colheitadeiras eficientes que coletam muita energia, é claro, mas então elas serão grandes, coisas fracas que ninguém quer usar, acrescenta Vashaee.

ELETRÔNICA DE BAIXO POTÊNCIA

Então, há engenheiros do outro lado da equação tentando fazer dispositivos eletrônicos que funcionam com pouca energia. Um dos grandes problemas é que as baterias “escapam”, diz El-Damak. Se você colocar uma bateria na prateleira e não a usar, perderá parte da energia armazenada por conta própria, então tem havido muita pesquisa sobre como evitar isso.

A Universidade Estadual da Carolina do Norte hospeda um consórcio de pesquisa – o Centro de Sistemas Auto-Alimentados Avançados de Sensores e Tecnologias Integrados (ASSIST) – dedicado a fabricar eletrônicos de baixa potência e sem bateria para cuidados de saúde. Este grupo de pesquisa é financiado pela National Science Foundation e já criou um protótipo para rastreamento de saúde , diz a diretora da ASSIST, Veena Misra . Este dispositivo de calor do corpo consiste em uma grande pulseira laranja e um patch no baú. A pulseira pode monitorar indicadores como umidade, temperatura e até mesmo compostos orgânicos no ar. O patch mostra a freqüência cardíaca, o movimento e a freqüência respiratória.

COLOCAÇÃO DE ELECTRICIDADE ATRAVÉS DA FRICÇÃO

A eletricidade também pode ser gerada através de fricção: pense na eletricidade estática que acontece quando você esfrega dois pedaços de pano juntos. Isso é chamado de efeito triboelétrico. Um grupo de cientistas usou o movimento e o efeito triboelétrico para criar um dispositivo stretchy, auto-powered wearable . Com o toque de uma mão, ele pode gerar alguns watts de energia por metro quadrado, o suficiente para ativar temporariamente algumas pequenas luzes.

O efeito triboelétrico é universal, o que significa que dois materiais podem, tecnicamente, criar esse efeito, mas certos polímeros podem fazê-lo melhor. “A escolha dos materiais é tremenda, como papéis, seda, fibras, madeira, superfícies metálicas, materiais orgânicos”, diz Wang. Como resultado, há mais opções do que com outros métodos, ele acrescenta, e pode gerar mais energia do que usar o calor do corpo.

A flexibilidade é uma das principais inovações aqui. “Quando você tem flexibilidade no material, você pode simular a pele humana para interfaces de máquinas”, diz o co-autor do estudo, Zhong Lin Wang , que lidera o grupo de pesquisa de nanociências no Georgia Institute of Technology. Seu uso extensível poderia ser usado em sensores corporais, mas também qualquer coisa envolvendo tecido. Imagine ter um sistema de segurança que use sensores embutidos no tapete ou cortinas, ele diz

COMO LONGO QUE ESTÃO DISPONÍVEIS?

Wang e Misra da ASSIST trabalham com parceiros da indústria para tentar levar a tecnologia ao mercado. Wang diz que ele pensa que será três anos antes que seu dispositivo venha ao mercado.

Até então, há o Matrix Watch , que usa calor corporal e começa a enviar em setembro. Eu encontrei com os fundadores Akram Boukai e Douglas Tham para uma demonstração no final do ano passado. O relógio preto e redondo é grande, mas não ridiculamente tão, e bastante bonito. A demonstração em pessoa foi impressionante, e Boukai até usou gelo de nosso freezer para ligar o relógio. (Porque o relógio utiliza o calor do corpo e tira proveito das diferenças de temperatura, ele respondeu ao gelo frio). Quando eu fui enviado um protótipo anterior para demo, no entanto, o smartwatch estava cheio de contornos e não funcionou.

Então, estaremos amarrados aos nossos carregadores há algum tempo, mas entre pulseiras elásticas e pulseiras de bio-monitoramento, os dispositivos auto-alimentados podem não estar tão longe como pensamos.

Fonte: TM

Foto: Google