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Inovação em dispositivos de energia a partir do calor corporal
Imagine a possibilidade de recarregar seu smartwatch enquanto você se exercita, seja correndo ao ar livre ou em uma esteira. Embora ainda em fase de pesquisa, dispositivos que têm a capacidade de transformar o calor do corpo humano em eletricidade já estão sendo desenvolvidos. Um time de cientistas da Universidade de Tecnologia de Queensland, na Austrália, está aprimorando essa tecnologia inovadora por meio da criação de um filme ultrafino e flexível, possibilitando uma alternativa mais confortável e eficiente para a recarga de aparelhos eletrônicos.
O professor Zhi-Gang Chen, que faz parte do grupo de pesquisa, ressalta que muitos estudos anteriores focaram em termoelétricos à base de telureto de bismuto, conhecidos por suas excelentes propriedades de conversão térmica, sendo ideais para aplicações que exigem baixa potência, como monitores de ritmo cardíaco, temperatura e movimento. A inovação deste estudo consiste na introdução de uma abordagem mais econômica para fabricar filmes termoelétricos flexíveis, utilizando pequenos cristais, ou “nanoligantes”, que geram uma camada uniforme de folhas de telureto de bismuto, aumentando assim a eficiência e a flexibilidade do material.
“Desenvolvemos um filme imprimível em tamanho A4 que apresenta um desempenho termoelétrico excepcional, flexibilidade única, escalabilidade e baixo custo, posicionando-o como um dos melhores termoelétricos flexíveis disponíveis no mercado”, afirma o professor Chen. Este novo filme tem a capacidade de fornecer energia para dispositivos vestíveis de última geração, utilizando o calor gerado pelo corpo, eliminando assim a dependência de baterias convencionais.
Para os leigos, compreender como essa tecnologia opera pode ser complicado. A equipe de pesquisa empregou a técnica denominada “síntese solvotérmica”, um método que gera nanocristais em um solvente sob altas temperaturas e pressões. Essa metodologia foi complementada com processos de “serigrafia” e “sinterização”. A serigrafia permite a produção em larga escala de filmes, enquanto a sinterização aquece os filmes quase até o ponto de fusão, promovendo a união das partículas. Essa combinação de técnicas propicia um avanço significativo na produção eficaz e econômica de filmes termoelétricos flexíveis.
O professor Chen menciona que esses dispositivos termoelétricos flexíveis podem ser aplicados na pele, onde convertem efetivamente a diferença de temperatura entre o corpo e o ambiente em eletricidade. Além de possibilitar o uso em wearables como smartwatches, a nova tecnologia também apresenta a potencialidade de resfriar componentes eletrônicos, contribuindo para a eficiência de smartphones e computadores, por exemplo.
Outras utilizações em potencial se encaixam na ideia de “gerenciamento térmico pessoal”, onde o calor emitido pelo corpo pode ser utilizado para alimentar sistemas de aquecimento, ventilação e ar-condicionado em vestíveis.
Até este momento, a flexibilidade limitada, a complexidade do processo de fabricação, os altos custos e a insuficiência de desempenho foram barreiras que impediram a adoção comercial generalizada desses dispositivos. Entretanto, com o desenvolvimento deste novo dispositivo ultrafino e flexível na Austrália, algumas dessas dificuldades começam a ser superadas. A equipe, em grande parte associada a um centro de pesquisa focado em energias livres de emissões, trabalha para tornar essa tecnologia acessível.
O principal autor do estudo, Sr. Wenyi Chen, acrescenta que a técnica criada na Universidade de Tecnologia de Queensland pode ser aplicada a outros sistemas, como os termoelétricos baseados em seleneto de prata, que apresentam potencial para serem mais econômicos e sustentáveis em comparação com os materiais tradicionais. “A versatilidade de materiais demonstra as amplas oportunidades que nossa abordagem oferece para o avanço da tecnologia termoelétrica flexível,” conclui Wenyi Chen. O estudo da equipe foi publicado na prestigiada revista Science.
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