Cerâmica
flexível capta múltiplas fontes de energia
Redação
do Site Inovação Tecnológica - 11/07/2018
Um
processo criativo de fabricação aumentou em 10 vezes a capacidade de geração de
eletricidade.[Imagem: Wang Lab/Penn State]
Piezoelétrico flexível
Uma espuma cerâmica piezoelétrica
sintetizada sobre um suporte flexível de plástico apresentou um aumento de 10
vezes na capacidade de colher energia mecânica e térmica em relação aos
compósitos piezoelétricos padrão - os materiais piezoelétricos coletam essas
formas de energia e as convertem em eletricidade.
Este é um feito longamente
buscado no campo da colheita de energia, já que a flexibilidade dá um novo
nível de aplicações para os materiais piezoelétricos.
"As cerâmicas duras no polímero
macio são como pedras na água. Você pode bater na superfície da água, mas pouca
força é transferida para as pedras. Nós chamamos essa capacidade de
transferência de tensão," explicou o professor Qing Wang, da Universidade
do Estado da Pensilvânia, nos EUA.
Até agora, tem-se usado fios
piezoelétricos montados sobre matrizes de polímero, mas essa estrutura é
ineficiente porque a força mecânica dirigida ao material piezoelétrico acaba
absorvida pelo polímero.
Molde plástico
O ingrediente secreto para superar
essa incompatibilidade acabou sendo uma espuma barata de poliuretano, que pode
ser comprada em lojas de materiais de construção.
As saliências do poliuretano,
pequenas e uniformes, servem como molde para a formação da microestrutura da
cerâmica piezoelétrica, que é aplicada em forma de nanopartículas dispersas em
solução. Quando o molde e a solução são aquecidos a uma temperatura
suficientemente alta, o poliuretano se queima e a solução cristaliza em uma
espuma sólida muito uniforme. Depois de esfriar, os buracos na cerâmica são
preenchidos com polímero.
O material pode ser usado em
qualquer situação onde haja uma força mecânica de qualquer tipo - seja
vibração, puxamento, compressão etc. - ou uma fonte de calor.
"Este composto 3-D tem uma
saída de energia muito maior em diferentes modos. Podemos esticá-lo, dobrá-lo,
pressioná-lo. E, ao mesmo tempo, ele pode ser usado como um coletor de energia
piroelétrico se houver um gradiente de temperatura de pelo menos alguns
graus," disse o professor Wang.
A expectativa da equipe é que sua
espuma geradora de energia possa ser usada para recarregar aparelhos
eletrônicos portáteis e sensores para monitoramento da saúde.
Bibliografia:
Flexible three-dimensional interconnected piezoelectric ceramic foam based composites for highly efficient concurrent mechanical and thermal energy harvesting
Guangzu Zhang, Peng Zhao, Xiaoshan Zhang, Kuo Han, Tiankai Zhao, Yong Zhang, Chang Kyu Jeong, Shenglin Jiang, Sulin Zhang, Qing Wang
Energy & Environmental Science
DOI: 10.1039/C8EE00595H
Flexible three-dimensional interconnected piezoelectric ceramic foam based composites for highly efficient concurrent mechanical and thermal energy harvesting
Guangzu Zhang, Peng Zhao, Xiaoshan Zhang, Kuo Han, Tiankai Zhao, Yong Zhang, Chang Kyu Jeong, Shenglin Jiang, Sulin Zhang, Qing Wang
Energy & Environmental Science
DOI: 10.1039/C8EE00595H