Nova técnica pode transformar pedaços de borracha em geradores de energia

Pesquisadores da Universidade de Houston, nos EUA, descobriram como transformar substâncias aparentemente comuns, como um pedaço de borracha de silicone, em uma fonte de energia autocarregável e sem a necessidade do uso de baterias.

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Chamada de "flexoeletricidade gigante", a nova técnica aplicada em elastômeros macios pode dar aos robôs inspirados em seres humanos uma maior amplitude de movimentos para realizar tarefas físicas ou ser usada na fabricação de marcapassos mais eficientes com alimentação própria.

"A flexoeletricidade na maioria dos materiais de borracha macia é bastante fraca. Mas reorganizando as cadeias em células unitárias em um nível molecular, nossa teoria mostra que os elastômeros macios podem atingir uma maior flexoeletricidade de quase 10 vezes a quantidade convencional", afirma o pesquisador Kosar Mozaffari.

Piezoeletricidade

Alguns materiais na natureza podem mudar de forma, tamanho ou deformar como um elástico quando recebem um sinal elétrico. Eles agem como conversores de energia que podem fornecer eletricidade quando são manipulados.

Esse processo é chamado de piezoeletricidade e pode ser aplicado na fabricação de sensores eletrônicos a laser, que precisam de pequenas quantidades de eletricidade para funcionar por um longo período de tempo. Mas esses materiais naturais são raros, rígidos e costumam ser tóxicos, fatores que impossibilitam o uso em aplicações no corpo humano.

Os polímeros criados artificialmente, conhecidos como elastômeros macios, contornam esses problemas já que são maleáveis, fáceis de dobrar e esticar e podem ser produzidos em escala. Mas esses materiais não possuem atributos piezoelétricos significativos para serem usados como geradores de energia.

Novo estudo

Com a flexoeletricidade gigante, os pesquisadores criaram elastômeros macios multifuncionais que podem gerar ou ser manipulados por sinais elétricos. “Esta teoria cria uma conexão entre eletricidade e movimento mecânico em materiais como borracha macia”, diz o professor responsável pelo estudo, Pradeep Sharma.

Desta forma, os marcapassos implantados em corações humanos e que utilizam baterias de lítio para funcionar poderiam ser autoalimentados pelo movimento natural do órgão que gera energia elétrica suficiente para manter todas as funções do dispositivo.

A mecânica dos elastômeros macios é parecida com a observada em ouvidos humanos, em que o som atinge o tímpano que vibra e envia sinais elétricos para o cérebro. Da mesma forma, os polímeros podem ser manipulados por movimentos para gerar a eletricidade que vai abastecer o dispositivo por conta própria.

Durante os testes em laboratório, os cientistas também descobriram formas de controlar esse processo em diferentes níveis. A partir de vários estímulos, eles conseguiram determinar a quantidade necessária de energia a ser gerada para que os equipamentos realizassem ações direcionadas.

"Para algumas aplicações, exigimos que certas quantidades de eletricidade sejam geradas independentemente da deformação do trecho, enquanto com outras aplicações desejamos o máximo de geração de eletricidade possível. Agora descobrimos um método para fazer uma célula unitária que é invariante ao estiramento e isso pode moderar o funcionamento de dispositivos eletrônicos autossuficientes”, completa Mozaffari.

Fonte: University of Houston