Un team di ricercatori guidati dall'Università del Maryland ha creato un dispositivo da calore a elettricità che funziona con ioni e che un giorno potrebbe sfruttare il calore del corpo per fornire energia.

Guidato dai ricercatori dell'UMD Liangbing Hu, Robert Briber e Tian Li del dipartimento di scienza dei materiali, e Siddhartha Das di ingegneria meccanica, il team ha trasformato un pezzo di legno in una membrana flessibile che genera energia dallo stesso tipo di corrente elettrica (ioni) su cui scorre il corpo umano. Questa energia viene generata utilizzando pareti di canali cariche e altre proprietà uniche delle nanostrutture naturali del legno. Con questa nuova tecnologia a base di legno, possono utilizzare un piccolo differenziale di temperatura per generare in modo efficiente tensione ionica, come dimostrato in un articolo pubblicato il 25 marzo sulla rivista Materiali della natura .

Se sei mai stato fuori durante un temporale, hai visto che generare carica tra due temperature molto diverse è facile. Ma per piccole differenze di temperatura, è più difficile. Però, il team afferma di aver affrontato con successo questa sfida. Hu ha detto che ora hanno "dimostrato il loro dispositivo proof-of-concept, per raccogliere calore di bassa qualità utilizzando il comportamento nanoionico delle nanostrutture di legno lavorato".

Gli alberi sviluppano canali che spostano l'acqua tra le radici e le foglie. Questi sono costituiti da canali frattalmente più piccoli, e a livello di una singola cellula, canali di appena nanometri o meno. Il team ha sfruttato questi canali per regolare gli ioni.

I ricercatori hanno utilizzato il tiglio, che è un albero a crescita rapida ea basso impatto ambientale. Hanno trattato il legno e rimosso due componenti:lignina, che imbrunisce il legno e aggiunge forza, ed emicellulosa, che si avvolge attorno agli strati di cellule legandoli insieme. Ciò conferisce alla cellulosa rimanente la sua flessibilità distintiva. Questo processo converte anche la struttura della cellulosa dal tipo I al tipo II, che è una chiave per migliorare la conduttività ionica.

Una membrana, fatto di una sottile fetta di legno, era delimitato da elettrodi di platino, con elettrolita a base di sodio infiltrato nella cellulosa. Regolano il flusso di ioni all'interno dei piccoli canali e generano segnali elettrici. "Le pareti del canale cariche possono stabilire un campo elettrico che appare sulle nanofibre e quindi aiutare a regolare efficacemente il movimento degli ioni sotto un gradiente termico, " disse Tian Li, primo autore del saggio. .

Li—che è stato nominato come uno dei "30 Under 30" di Forbes in Energy nel 2018—ha affermato che gli ioni sodio nell'elettrolita si inseriscono nei canali allineati, ciò è reso possibile dalla conversione della struttura cristallina della cellulosa e dalla dissociazione dei gruppi funzionali superficiali.

"Siamo i primi a dimostrarlo, questo tipo di membrana, con le sue vaste matrici di cellulosa allineata, può essere utilizzata come membrana iono-selettiva ad alte prestazioni mediante nanofluidica e streaming molecolare ed estende notevolmente le applicazioni della cellulosa sostenibile alla nanoionica, " ha detto Li riassumendo il loro lavoro.