Pesquisadores do Instituto de Nanomateriais (CNI) de Clemson estão um passo mais perto de fornecer energia sem fio ao mundo usando triboeletricidade, uma fonte de energia verde
Há cerca de um ano, a equipe de um físico da CNI inventou o nanogerador triboelétrico ultra-simples (U-TENG). U-TENG feito de plástico e fita é um pequeno dispositivo que gera eletricidade a partir de movimento e vibração. Batendo palmas ou batendo os pés, gerou voltagem que é posteriormente recebida por um circuito externo e armazenada em um capacitor ou bateria até ser carregada.
Cerca de nove meses depois, os pesquisadores publicaram um artigo na revista Advanced Energy Materials, que afirmou que eles fizeram um TENG ou W-TENG sem fio. O W-TENG também é feito pelos mesmos pesquisadores do U-TENG. No W-TENG, o plástico é substituído por grafeno (uma única camada de grafite) e ácido polilático (PLA). PLA é melhor na separação de cargas positivas e negativas, mas não na condução de eletricidade, devido a isso os pesquisadores o emparelharam com o grafeno. A fita Kapton, que é o material que captura a eletricidade do U-TENG, é trocada por Teflon no W-TENG.
Depois de obter grafeno pelo processo de “sonicação” e fibra PLA e preenchê-lo em uma impressora 3-D, eles fizeram o W-TENG com sucesso.
“Usamos o Teflon porque ele possui muitos grupos de flúor altamente eletronegativos, enquanto o grafeno-PLA é altamente eletropositivo. Essa é uma boa maneira de justapor e criar altas tensões ”, disse Ramakrishna Podila, autor correspondente do estudo e professor assistente de física na Clemson.
W-TENG é capaz de gerar um máximo de 3.000 volts, o que é suficiente para alimentar 25 tomadas padrão ou um monitor LCD. Por ter alta tensão, o W-TENG gera um campo elétrico ao seu redor que pode ser detectado sem fio. Assim, a eletricidade sem fio pode ser armazenada em capacitores e baterias.
“Ele não pode apenas fornecer energia, mas você pode usar o campo elétrico também como um controle remoto acionado. Por exemplo, você pode tocar no W-TENG e usar seu campo elétrico como um 'botão' para abrir a porta de sua garagem, ou você pode ativar um sistema de segurança - tudo sem bateria, passivamente e sem fio ”, disse Sai Sunil Mallineni, o primeiro autor do estudo e doutorado. estudante de física e astronomia.
W-TENG tem aplicações abundantes como no espaço sideral, no meio do oceano ou até mesmo no campo de batalha. “Vários países em desenvolvimento requerem muita energia, embora possamos não ter acesso a baterias ou tomadas em tais locais, e há um uso filantrópico definitivo para a invenção da equipe”, disse Podila. “O W-TENG pode ser uma das formas mais limpas de gerar energia nessas áreas.”
A equipe do pesquisador é novamente orientada por Mallineni, no processo de patentear o W-TENG por meio da Clemson University Research Foundation. O professor Apparao Rao, diretor do Clemson Nanomaterials Institute, discutiu com parceiros industriais a integração do W-TENG na aplicação de energia.
Além disso, antes de iniciar a produção industrial, Podila disse que mais pesquisas precisam ser feitas para trocar o Teflon por um material eletronegativo mais ecologicamente correto. Yongchang Dong, outro aluno da CNI, liderou o trabalho de demonstração do MXene-TENG que foi publicado em um artigo na revista Nano Energy perto de novembro de 2017. Herbert Behlow e Sriparna Bhattacharya da CNI também contribuíram com esses estudos.
O W-TENG terá um impacto no campo das energias renováveis alternativas? Rao disse que tudo se resumirá à economia.
“Só podemos ir tão longe como cientistas; a economia precisa funcionar para que o W-TENG seja bem-sucedido ”, disse Rao.