Chiamala la maglietta elettrica. O, come l'hanno soprannominata i ricercatori dell'Università della California di San Diego, la "microgrid indossabile".

Qualunque sia il suo soprannome, la maglietta a maniche lunghe progettata dai cervelloni della Jacobs School of Engineering può raccogliere e immagazzinare energia mentre chi la indossa si muove o fa esercizio. I nanoingegneri della scuola prevedono che un giorno il prototipo sarà perfezionato al punto che i dispositivi elettronici come i cellulari non dovranno fare affidamento sulla rete elettrica per l'alimentazione, ma potranno funzionare sui capi di abbigliamento che le persone indossano ogni giorno.

E, forse, generare energia che è letteralmente a portata di mano.

"Quello che vogliamo ottenere alla fine è avere un sistema in cui non è più necessario pensare alla ricarica", ha affermato Lu Yin, un dottorato di ricerca in nanoingegneria. studente che ha lavorato a stretto contatto con Joseph Wang, direttore del Center for Wearable Sensors presso l'UC San Diego.

La maglietta raccoglie, o raccoglie, energia dal corpo umano che può essere immagazzinata e quindi utilizzata per alimentare piccoli dispositivi elettronici, come un orologio da polso LCD.

Le celle di biocombustibile alimentate dal sudore prodotto da chi lo indossa si trovano all'interno della maglia sul petto. Sugli avambracci e sul busto della maglietta, i generatori triboelettrici raccolgono energia mentre l'utente cammina o fa jogging. Allo stesso tempo, i supercondensatori posti sul petto della maglia immagazzinano temporaneamente l'energia e poi la scaricano ai dispositivi di alimentazione.

Sembra che il prototipo sarebbe ingombrante e scomodo da indossare, ma è leggero, flessibile e non è influenzato da piegamenti, piegamenti o accartocciamenti. La maglietta può essere lavata in acqua, purché non venga utilizzato detersivo.

L'energia generata dall'oscillazione delle braccia dell'utente durante la corsa o la camminata funziona secondo lo stesso principio dell'elettricità statica.

"È molto efficiente dal punto di vista energetico e molto adatto per queste applicazioni a basso consumo energetico", ha affermato Yin, aggiungendo che il design della maglietta è unico in termini di funzionalità.

L'idea per la maglia è stata ispirata da microgriglie che hanno la capacità di funzionare indipendentemente dalla rete elettrica.

L'elettronica portatile e indossabile, come gli smartwatch, è cresciuta in popolarità. In combinazione con l'adozione quasi universale di personal computer, iPhone e altri dispositivi, c'è uno sforzo concertato per trovare fonti di energia alternative per farli funzionare tutti.

La tecnologia autoalimentata prevede dispositivi che possono funzionare da soli, senza fare affidamento su una fonte di energia esterna. Una tale transizione ridurrebbe la necessità del numero infinito di batterie che attualmente alimentano i nostri gadget, per non parlare dell'impatto che un tale adattamento avrebbe sulla potenziale riduzione della domanda di energia su un sistema elettrico sempre più teso.

"Penso che principalmente (ricerca e sviluppo) risiedano ancora su come perfezionare la parte della raccolta di energia", ha detto Yin. "Quello che abbiamo dimostrato è la raccolta di energia fino a poche centinaia di microwatt. Vogliamo che venga aumentata, forse decuplicata, e ci stiamo arrivando."

La chiave sarà aumentare la tecnologia. La maglia dell'UC San Diego non è ancora abbastanza potente per far funzionare, diciamo, un cellulare.

Ma Yin vede la maglietta come un modo per fornire "rilevamento intelligente" per monitorare cose come la frequenza cardiaca e i livelli di ossigeno di chi la indossa. "Stiamo anche lavorando al monitoraggio della pressione sanguigna indossabile", ha affermato.

Le aziende private del settore dell'abbigliamento sportivo hanno espresso interesse per la ricerca dell'UC San Diego. Yin vede un'altra applicazione pratica per la maglietta:generare luminescenza per i jogging che corrono di notte.

"Siamo molto ottimisti sull'intera tendenza dell'elettronica indossabile, in particolare sull'integrazione di questi dispositivi di accumulo di energia con i raccoglitori di energia", ha affermato Yin. "Vediamo una tabella di marcia per lo sviluppo futuro."

Nella ricerca correlata, gli ingegneri della UC San Diego hanno sviluppato una striscia sottile e flessibile che può essere avvolta attorno alla punta del dito come un cerotto. Il dispositivo indossabile può generare piccole quantità di elettricità quando il dito di una persona suda o quando il dito viene premuto.

Pubblicizzato come il primo del suo genere, il dispositivo misura circa 1 centimetro quadrato, o meno di mezzo pollice. Un'imbottitura di elettrodi in schiuma di carbonio assorbe il sudore e lo converte in energia elettrica.

Non penseresti che il tuo dito suda molto, ma "quello che abbiamo capito è che sulla punta del dito, la velocità del sudore è molto più alta rispetto ad altre parti del corpo", ha detto Yin. "Ecco perché abbiamo così tante scanalature sul dito perché contiene centinaia di ghiandole sudoripare lungo ogni scanalatura."

Gli elettrodi dotati di enzimi innescano reazioni chimiche tra il lattato e le molecole di ossigeno nel sudore per generare elettricità. Quando chi lo indossa suda sulla striscia, l'energia elettrica viene immagazzinata in un piccolo condensatore e può essere scaricata sui dispositivi quando necessario.

"The level of power we're generating is in terms of best case, maybe hundreds of microwatts per finger," Yin said. "It's still some distance away from powering a cellphone."

The UC San Diego researchers had a subject wear the device on one fingertip while performing sedentary activities. After 10 hours of sleep, the device collected almost 400 millijoules of energy—enough to power an electronic wristwatch for 24 hours. One hour of typing and clicking on a mouse saw the device collect almost 30 millijoules.

Though the fingertip device and the "electric T-shirt" represent two different studies, UC San Diego nanoengineers think of their wearables research as an integrated effort.

"We are definitely moving towards the next generation of electronics," Yin said. "We envision it to be more flexible, more conformable to the human body, to be more durable and eventually self-sustainable. That's the eventual goal we want to get to."