(PhysOrg.com) -- Nella ricerca che dà un significato letterale al termine "tuta di potere, " Università della California, Berkeley, gli ingegneri hanno creato nanofibre a risparmio energetico che un giorno potrebbero essere tessute in vestiti e tessuti.

Questi generatori di dimensioni nanometriche hanno proprietà "piezoelettriche" che consentono loro di convertire in elettricità l'energia creata attraverso lo stress meccanico, stiramenti e torsioni.

"Questa tecnologia potrebbe alla fine portare a "vestiti intelligenti" indossabili in grado di alimentare l'elettronica portatile attraverso i normali movimenti del corpo, " ha detto Liwei Lin, Professore di ingegneria meccanica alla UC Berkeley e capo del team di ricerca internazionale che ha sviluppato i nanogeneratori in fibra.

Poiché le nanofibre sono realizzate in fluoruro di polivinilidene organico, o PVDF, sono flessibili e relativamente facili ed economici da produrre.

Sebbene stiano ancora elaborando i calcoli esatti, i ricercatori hanno notato che i movimenti più vigorosi, come quello che si creerebbe ballando il boogaloo elettrico, dovrebbe teoricamente generare più potenza. "E poiché le nanofibre sono così piccole, potremmo inserirli direttamente nei vestiti senza alcun cambiamento percettibile nel comfort per l'utente, " disse Lin, che è anche co-direttore del Berkeley Sensor and Actuator Center presso l'UC Berkeley.

I nanogeneratori in fibra sono descritti nel numero di questo mese di Nano lettere , una rivista peer-reviewed pubblicata dall'American Chemical Society.

L'obiettivo di raccogliere energia dai movimenti meccanici attraverso nanogeneratori indossabili non è nuovo. Altri gruppi di ricerca hanno precedentemente realizzato nanogeneratori con materiali semiconduttori inorganici, come l'ossido di zinco o il titanato di bario. "I nanogeneratori inorganici, contrariamente ai nanogeneratori organici che abbiamo creato, sono più fragili e difficili da coltivare in quantità significative, " ha detto Lino.

I minuscoli nanogeneratori hanno diametri fino a 500 nanometri, o circa 100 volte più sottile di un capello umano e un decimo della larghezza delle comuni fibre di stoffa. I ricercatori hanno ripetutamente tirato e ottimizzato le nanofibre, generando uscite elettriche che vanno da 5 a 30 millivolt e da 0,5 a 3 nanoampere.

Per di più, i ricercatori non riportano alcun degrado evidente dopo aver allungato e rilasciato le nanofibre per 100 minuti a una frequenza di 0,5 hertz (cicli al secondo).

Il team di Lin presso l'UC Berkeley ha aperto la strada alla tecnica di elettrofilatura in campo vicino utilizzata per creare e posizionare i nanogeneratori polimerici a 50 micrometri di distanza in uno schema a griglia. La tecnologia consente un maggiore controllo del posizionamento delle nanofibre su una superficie, consentendo ai ricercatori di allineare correttamente i nanogeneratori di fibre in modo che i poli positivo e negativo si trovino alle estremità opposte, simile ai poli di una batteria.

Senza questo controllo, hanno spiegato i ricercatori, i poli negativo e positivo potrebbero annullarsi a vicenda e ridurre l'efficienza energetica.

I ricercatori hanno dimostrato efficienze di conversione energetica fino al 21,8 per cento, con una media del 12,5%.

“Sorprendentemente, le valutazioni di efficienza energetica delle nanofibre sono molto maggiori rispetto allo 0,5-4 percento raggiunto nei tipici generatori di energia realizzati con film sottili PVDF piezoelettrici sperimentali, e il 6,8 per cento nei nanogeneratori realizzati con fili sottili di ossido di zinco, ” ha detto l'autore principale dello studio, Chie Chang, che condusse gli esperimenti mentre era uno studente laureato in ingegneria meccanica all'Università di Berkeley.

"Riteniamo che l'efficienza potrebbe essere aumentata ulteriormente, " ha detto Lin. "Per i nostri risultati preliminari, vediamo una tendenza che più piccola è la fibra che abbiamo, migliore è l'efficienza energetica. Non sappiamo quale sia il limite".