(Phys.org)—I ricercatori hanno creato un orologio elettronico autoalimentato che raccoglie energia dai movimenti del polso di chi lo indossa per un funzionamento continuo. Combinando due diversi meccanismi di conversione dell'energia (elettromagnetico e triboelettrico) in un unico nanogeneratore ibrido, il dispositivo può raccogliere molta più energia rispetto ai raccoglitori precedenti che utilizzano un solo meccanismo.

Gli scienziati, guidato da Ya Yang presso l'Istituto di nanoenergia e nanosistemi di Pechino in Cina, e Zhong Lin Wang presso il Georgia Institute of Technology negli Stati Uniti, hanno pubblicato un articolo sul nanogeneratore ibrido in un recente numero di ACS Nano .

"Questo tipo di nanogeneratore può essere utilizzato anche per alimentare altri dispositivi elettronici indossabili, come un contapassi intelligente wireless per la lettura dei dati sui passi a piedi, distanza, e consumo energetico, " Yang ha detto Phys.org .

Il nanogeneratore ibrido è costituito da una piccola scatola (3,6 cm x 3,6 cm x 3 cm) con all'interno una sfera magnetica. Quando chi lo indossa muove il polso, il movimento della palla genera elettricità sia per effetto elettromagnetico che triboelettrico. A causa dell'effetto elettromagnetico, quando la palla si scontra con sei bobine metalliche ai lati della scatola, l'energia meccanica della palla viene convertita in elettricità.

L'effetto triboelettrico si verifica quando due materiali vengono strofinati insieme, simile a come sfregare un palloncino sui capelli di una persona crea elettricità statica. Qui, il cinturino dell'orologio funge da componente triboelettrico. Il cinturino è realizzato in due materiali con diverse polarità triboelettriche, nylon e un composito polimerico, che sono attaccati al fondo della scatola e a due elettrodi. Quando la sfera magnetica in movimento preme sul cinturino dell'orologio, il nylon e il polimero entrano in contatto tra loro, generando cariche triboelettriche e facendo fluire gli elettroni tra gli elettrodi.

I ricercatori hanno sperimentato il modo in cui i diversi movimenti del polso possono caricare e alimentare l'orologio. Hanno scoperto che il miglior movimento del polso è un movimento di torsione che può generare una corrente fino a 12 mA, il che significa che trentanove secondi di questo movimento di torsione possono alimentare l'orologio ininterrottamente per circa 7,5 minuti. Aggiungendo una batteria agli ioni di litio fatta in casa per immagazzinare l'energia prodotta dal nanogeneratore ibridato, i ricercatori hanno scoperto che 32 minuti di movimento di torsione possono generare energia sufficiente per alimentare continuamente l'orologio per più di 3,5 ore. Sulla base di questi dati, i ricercatori hanno calcolato che 3,6 ore di movimento del polso possono generare energia sufficiente per alimentare l'orologio per un giorno di funzionamento continuo.

Poiché l'attuale prototipo è di dimensioni piuttosto grandi, i ricercatori hanno tentato di ridurre le dimensioni sostituendo la sfera magnetica con un sottile foglio magnetico. Però, hanno scoperto che il foglio magnetico non si muove facilmente come la palla, e quindi in futuro hanno in programma di studiare altri metodi per miniaturizzare il nanogeneratore. Sperano anche di eliminare la necessità della batteria.

"Il piano futuro è risolvere il problema della fonte di alimentazione del dispositivo elettronico indossabile, in modo che questi dispositivi possano funzionare in modo sostenibile senza essere caricati dalla fonte di alimentazione esterna, " Yang ha detto. "Idealmente, il movimento dell'energia indotta dal corpo umano sarà sufficiente per alimentare questi dispositivi".

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