Molte forme di energia ti circondano:la luce del sole, il calore nella tua stanza e persino i tuoi movimenti. Tutta quell'energia, normalmente sprecata, può potenzialmente aiutare ad alimentare i tuoi gadget portatili e indossabili, dai sensori biometrici agli smartwatch. Ora, ricercatori dell'Università di Oulu in Finlandia hanno scoperto che un minerale con la struttura cristallina della perovskite ha le proprietà giuste per estrarre energia da più fonti contemporaneamente.

Le perovskiti sono una famiglia di minerali, molti dei quali hanno mostrato risultati promettenti per la raccolta di uno o due tipi di energia alla volta, ma non contemporaneamente. Un membro della famiglia può essere buono per le celle solari, con le proprietà giuste per convertire in modo efficiente l'energia solare in elettricità. Nel frattempo, un altro è abile a sfruttare l'energia dai cambiamenti di temperatura e pressione, che può nascere dal movimento, rendendoli i cosiddetti materiali piroelettrici e piezoelettrici, rispettivamente.

Qualche volta, però, un solo tipo di energia non è sufficiente. Una data forma di energia non è sempre disponibile, forse è nuvoloso o sei in riunione e non puoi alzarti per muoverti. Altri ricercatori hanno sviluppato dispositivi in ​​grado di sfruttare molteplici forme di energia, ma richiedono più materiali, aggiungendo volume a quello che dovrebbe essere un dispositivo piccolo e portatile.

Questa settimana in Lettere di fisica applicata Yang Bai e i suoi colleghi dell'Università di Oulu spiegano la loro ricerca su un tipo specifico di perovskite chiamato KBNNO, che può essere in grado di sfruttare molte forme di energia. Come tutte le perovskiti, KBNNO è un materiale ferroelettrico, riempito di minuscoli dipoli elettrici analoghi a minuscoli aghi di bussola in un magnete.

Quando materiali ferroelettrici come KBNNO subiscono variazioni di temperatura, i loro dipoli disallineati, che induce una corrente elettrica. La carica elettrica si accumula anche in base alla direzione in cui puntano i dipoli. La deformazione del materiale fa sì che alcune regioni attraggano o respingano le cariche, di nuovo generando una corrente.

Ricercatori precedenti hanno studiato le proprietà fotovoltaiche e ferroelettriche generali di KBNNO, ma lo hanno fatto a temperature di un paio di centinaia di gradi sotto lo zero, e non si sono concentrati sulle proprietà relative alla temperatura o alla pressione. Il nuovo studio rappresenta la prima volta che qualcuno ha valutato tutte queste proprietà contemporaneamente al di sopra della temperatura ambiente, ha detto Bai.

Gli esperimenti hanno mostrato che mentre KBNNO è ragionevolmente bravo a generare elettricità dal calore e dalla pressione, non è così buono come le altre perovskiti. Forse la scoperta più promettente, però, è che i ricercatori possono modificare la composizione di KBNNO per migliorare le sue proprietà piroelettriche e piezoelettriche. "È possibile che tutte queste proprietà possano essere sintonizzate su un punto massimo, " disse Bai, chi, con i suoi colleghi, sta già esplorando un materiale così migliorato preparando KBNNO con sodio.

Entro il prossimo anno, Bai ha detto, spera di costruire un prototipo di dispositivo per la raccolta multi-energia. Il processo di fabbricazione è semplice, quindi la commercializzazione potrebbe arrivare in pochi anni una volta che i ricercatori avranno identificato il materiale migliore.

"Questo spingerà lo sviluppo dell'Internet delle cose e delle città intelligenti, dove sensori e dispositivi che consumano energia possono essere sostenibili dal punto di vista energetico, " Egli ha detto.

Questo tipo di materiale probabilmente integrerebbe le batterie dei tuoi dispositivi, migliorando l'efficienza energetica e riducendo la frequenza di ricarica. Un giorno, Bai ha detto, la raccolta multi-energia potrebbe significare che non dovrai più collegare i tuoi gadget. Le batterie per piccoli dispositivi potrebbero persino diventare obsolete.