I nanogeneratori triboelettrici (TENG) sono piccoli dispositivi che convertono il movimento in elettricità, e potrebbe essere proprio ciò che ci porta in un'era di vestiti e impianti che raccolgono energia. Ma potrebbero TENG, anche teoricamente, darci un'elettronica indossabile alimentata esclusivamente dal movimento quotidiano del corpo di chi lo indossa?
La risposta breve è sì. Nuova ricerca del Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) in Corea del Sud, pubblicato questa settimana in Materiali APL , da AIP Publishing, dimostra la capacità dell'energia meccanica prodotta dai movimenti tipici del corpo di alimentare un orologio o uno smartphone. Inoltre, la ricerca caratterizza gli effetti associati a diverse forme di moti simili sulla massima energia producibile che possono produrre in un TENG.
"Abbiamo studiato la possibilità di caricare dispositivi portatili e indossabili commercializzati utilizzando l'energia meccanica generata dal movimento umano, " disse Hyeon-Jin Shin, master di ricerca presso SAIT e uno degli autori dello studio. "Abbiamo confermato che se l'energia meccanica è interamente convertita in energia elettrica, l'energia generata dal movimento quotidiano di un braccio può coprire sufficientemente il consumo energetico di un orologio intelligente e persino il consumo energetico in stand-by di uno smartphone."
Man mano che l'interesse per i TENG cresce, in particolare per le applicazioni indossabili, Shin e i suoi collaboratori volevano affrontare in dettaglio la fattibilità nel mondo reale della tecnologia e capire come ottimizzare la conversione dell'energia.
"Negli ultimi anni, molti ricercatori hanno dimostrato un potenziale per la raccolta di energia utilizzando la triboelettricità, e le aspettative di TENG come fonte di energia per dispositivi indossabili o portatili sono aumentate, " Shin ha detto. "È importante confermare che l'energia meccanica dal movimento umano può coprire il consumo energetico dei dispositivi per utilizzare un TENG per piccoli dispositivi".
Il team di ricerca ha confrontato l'energia TENG ottenibile prodotta in un minuto dai movimenti tipici del corpo, come la digitazione o l'oscillazione del braccio, a quello consumato allo stesso tempo da una gamma di dispositivi elettronici e indossabili commerciali. Sebbene anche il blog più vigoroso non produrrebbe abbastanza energia per supportare un dispositivo tablet attivo, la teoria ha mostrato che le attività semi-passive potrebbero alimentare telefoni più piccoli e orologi intelligenti solo con il potere TENG.
Con indagini approfondite sul meccanismo che produce elettricità nel dispositivo, scoprirono anche che la sua elasticità, normalmente non presi in considerazione nel calcolo dell'energia massima possibile di un TENG, può offrire una spinta al valore.
"Per utilizzare appieno l'energia meccanica del movimento umano per il TENG, è molto importante aumentare la massima energia possibile di un TENG basandosi sulla comprensione dei fattori legati al moto in un aspetto della velocità (energia cinetica) ed elasticità (impulso), " disse Shin.
Con questa nuova intuizione, Shin e gli altri ricercatori Samsung sono pronti a continuare a perfezionare le realizzazioni pratiche della tecnologia e utilizzare le loro scoperte per spingere i confini di ciò che i dispositivi TENG possono alimentare e per quanto tempo.
"L'ottimizzazione dell'energia di uscita di un TENG nell'uso effettivo rimane un compito per il lavoro futuro perché un sistema reale ha molte limitazioni come l'adattamento di impedenza, controllo di frequenza, e la stabilità della struttura, " Shin ha detto. "Tuttavia, i risultati di questo studio forniscono informazioni sulla progettazione di un TENG per ottenere una grande quantità di energia in uno spazio limitato."
