O Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (Empa) produziu um material inédito até hoje, que é fino, flexível, orgânico e que gera energia quando comprimido ou esticado. Esse material pode ter inúmeras aplicações, como em roupas, robôs e por que não em pessoas?
Fonte imagem: Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology
Efeito piezoelétrico
Através do efeito piezoelétrico, a borracha produzida pelo Empa consegue converter movimentos mecânicos em cargas elétricas. Como já comentamos aqui no blog, a piezoeletricidade é presente em diversos materiais e pode ser dita direta ou inversa. O efeito direto é quando a aplicação de um esforço mecânico sobre o material provoca uma modificação na polarização elétrica do material, isto é, uma diferença de potencial. Já o inverso consiste na aplicação de um campo elétrico que culmina em uma deformação do material.
Por muito tempo, esse efeito foi só encontrado em materiais cristalinos, porém a pesquisadora Dorina Opris e seus colegas conseguiram gerar propriedades piezoelétricas em elastômeros! Entretanto esse material não é fácil de produzir.
Como o material foi produzido
Essa borracha é um material compósito feito com nanopartículas polares e um elastômero (no caso do protótipo foi o silicone). Primeiramente eles tiveram que moldar os dois materiais antes de serem conectados. Assim é gerado um filme fino, no qual as polaridades das moléculas das nanopartículas estão orientadas randomicamente.
Para gerar a polarização interna, deve ser aplicado um forte campo elétrico externo. Para isso o material foi aquecido até a temperatura de transição vítrea (tg) das nanopartículas, onde fez a transição do estado sólido para um estado mais viscoso. Então o material pode ser submetido ao campo elétrico e a orientação foi mantida ao resfriar o material até a temperatura ambiente.
Aplicações
Uma das aplicações desse materiais seria para construir sensores de pressão, por exemplo, já que se o material for comprimido, um impulso elétrico é gerado e então pode ser compreendido por um dispositivo eletrônico. Isso poderia ser utilizado em botões ou até em em peles sensíveis para robôs e humanos, para percepção ao toque.
Também poderia ser utilizado em roupas para monitorar as atividades do usuário e para produzir energia conforme os movimentos. Opris ainda diz que, por exemplo, poderia ser implantado perto do coração para gerar energia a partir dele, assim poderia carregar marca-passos ou outros dispositivos implantados, eliminando o risco de cirurgias invasivas para trocar a bateria.
Quais outras aplicações você sugeriria?
Fontes: