Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/09/2021
A energia é intermitente, de acordo com as pisadas, mas essa pequena seção do piso consegue acender uma lâmpada.
[Imagem: Sun et al. - 10.1016/j.matt.2021.07.022]
Madeira que gera eletricidade
Pesquisadores suíços anunciaram a versão 2.0 dos seus pisos de madeira que geram eletricidade conforme você anda sobre eles.
Jianguo Sun e seus colegas dos institutos EMPA e ETH começaram transformando a madeira em um nanogerador ao imprensar dois pedaços de madeira funcionalizada entre dois eletrodos. As peças de madeira ficam eletricamente carregadas conforme sofrem pressão e distensão quando alguém pisa sobre elas - esse fenômeno é chamado efeito triboelétrico.
Mas há um problema em fazer um nanogerador de madeira: "A madeira é basicamente triboneutra," explica o professor Guido Panzarasa. "Isso significa que a madeira não tem tendência real de adquirir ou perder elétrons, limitando a capacidade do material de gerar eletricidade. Então o desafio é fazer uma madeira que atraia e perca elétrons."
Para aumentar as propriedades triboelétricas da madeira, a equipe revestiu uma peça da madeira com polidimetilsiloxano (PDMS), um silicone que ganha elétrons facilmente, enquanto funcionalizou a outra peça de madeira com nanocristais cultivados in situ chamados ZIF-8, sigla de imidazolato zeolítico 8, uma rede híbrida de íons metálicos e moléculas orgânicas, conhecida como estrutura metal-orgânica, que tem uma tendência maior de perder elétrons.
Esquema do piso laminado gerador de eletricidade e sua estrutura com os dois materiais usados na funcionalização.
A seguir, os pesquisadores testaram esta abordagem em diferentes tipos de madeira, para determinar se certas espécies ou a direção em que a madeira é cortada poderiam influenciar suas propriedades triboelétricas.
Entre as madeiras que tinham disponíveis, a equipe determinou que o melhor nanogerador triboelétrico de madeira é aquele feito com abeto cortado radialmente - o abeto é largamente usado na construção civil na Europa, e corte radial é aquele feito ao longo do comprimento do tronco, mas tirando as tábuas da borda externa para o centro.
Em comparação com seus trabalhos anteriores, o nanogerador ficou 80 vezes melhor, agora sendo capaz de acender uma lâmpada ou uma calculadora com uma única pisada em um conjunto de tacos (cada um de 10 cm × 8 cm) do tamanho de uma folha A4. O gerador também ficou mais robusto, com a produção de eletricidade ficando estável sob forças constantes por até 1.500 ciclos.
"Nosso foco foi demonstrar a possibilidade de modificar a madeira com procedimentos relativamente ecológicos para torná-la triboelétrica," diz Panzarasa. "O abeto é barato e largamente disponível e tem propriedades mecânicas favoráveis. A abordagem de funcionalização é bastante simples e pode ser escalonável em um nível industrial. É apenas uma questão de engenharia."
Artigo: Functionalized wood with tunable tribo-polarity for efficient triboelectric nanogenerators
Autores: Jianguo Sun, Kunkun Tu, Simon Buchele, Sophie Marie Koch, Yong Ding, Shivaprakash N. Ramakrishna, Sandro Stucki, Hengyu Guo, Changsheng Wu, Tobias Keplinger, Javier Pérez-Ramírez, Ingo Burgert, Guido Panzarasa