Ricercatori e colleghi dell'UCLA hanno progettato un nuovo dispositivo che crea elettricità dalla neve che cade. Il primo del suo genere, questo dispositivo è poco costoso, piccolo, sottile e flessibile come un foglio di plastica.

"Il dispositivo può funzionare in aree remote perché fornisce alimentazione propria e non necessita di batterie, ", ha affermato l'autore senior Richard Kaner, che detiene la cattedra di UCLA Dr. Myung Ki Hong Endowed in Materials Innovation. "È un dispositivo molto intelligente:una stazione meteorologica che può dirti quanta neve sta cadendo, la direzione in cui cade la neve, e la direzione e la velocità del vento."

I ricercatori lo chiamano nanogeneratore triboelettrico a base di neve, o neve TENG. Un nanogeneratore triboelettrico, che genera carica attraverso l'elettricità statica, produce energia dallo scambio di elettroni.

I risultati sul dispositivo sono pubblicati sulla rivista Nano energia .

"L'elettricità statica deriva dall'interazione di un materiale che cattura elettroni e un altro che cede elettroni, " ha detto Kaner, che è anche un illustre professore di chimica e biochimica, e di scienza e ingegneria dei materiali, e membro del California NanoSystems Institute presso l'UCLA. "Separi le cariche e crei elettricità praticamente dal nulla."

La neve è carica positivamente e cede elettroni. Silicone:un materiale sintetico simile alla gomma composto da atomi di silicio e atomi di ossigeno, combinato con il carbonio, idrogeno e altri elementi:è caricato negativamente. Quando la neve cade a contatto con la superficie del silicone, che produce una carica che il dispositivo cattura, creare elettricità.

"La neve è già carica, così abbiamo pensato, perché non portare un altro materiale con la carica opposta ed estrarre la carica per creare elettricità?" ha detto il co-autore Maher El-Kady, un ricercatore post-dottorato UCLA di chimica e biochimica.

"Mentre alla neve piace rinunciare agli elettroni, le prestazioni del dispositivo dipendono dall'efficienza dell'altro materiale nell'estrazione di questi elettroni, " ha aggiunto. "Dopo aver testato un gran numero di materiali tra cui fogli di alluminio e teflon, abbiamo scoperto che il silicone produce più carica di qualsiasi altro materiale."

Circa il 30% della superficie terrestre è coperta dalla neve ogni inverno, durante i quali i pannelli solari spesso non funzionano, ha notato El-Kady. L'accumulo di neve riduce la quantità di luce solare che raggiunge il pannello solare, limitando la potenza erogata dai pannelli e rendendoli meno efficaci. Il nuovo dispositivo potrebbe essere integrato nei pannelli solari per fornire un'alimentazione continua quando nevica, Egli ha detto.

Il dispositivo può essere utilizzato per il monitoraggio degli sport invernali, come lo sci, per valutare e migliorare in modo più preciso le prestazioni di un atleta durante la corsa, camminare o saltare, ha detto Kaner. Ha anche il potenziale per identificare i principali schemi di movimento utilizzati nello sci di fondo, che non può essere rilevato con uno smartwatch.

Potrebbe inaugurare una nuova generazione di dispositivi indossabili autoalimentati per il monitoraggio degli atleti e delle loro prestazioni.

Può anche inviare segnali, indicando se una persona si sta muovendo. Può dire quando una persona sta camminando, in esecuzione, saltare o marciare.

Il team di ricerca ha utilizzato la stampa 3D per progettare il dispositivo, che ha uno strato di silicone e un elettrodo per catturare la carica. Il team ritiene che il dispositivo potrebbe essere prodotto a basso costo data "la facilità di fabbricazione e la disponibilità di silicone, " ha detto Kaner. Il silicone è ampiamente utilizzato nell'industria, in prodotti come lubrificanti, isolamento di cavi elettrici e impianti biomedici, e ora ha il potenziale per la raccolta di energia.