I dispositivi indossabili che raccolgono energia dal movimento non sono un'idea nuova, ma un materiale creato alla Rice University potrebbe renderli più pratici.

Il laboratorio Rice del chimico James Tour ha adattato il grafene indotto dal laser (LIG) in piccoli, dispositivi privi di metallo che generano elettricità. Come strofinare un palloncino sui capelli, mettere i compositi LIG a contatto con altre superfici produce elettricità statica che può essere utilizzata per alimentare i dispositivi.

Per quello, grazie all'effetto triboelettrico, con cui i materiali raccolgono una carica attraverso il contatto. Quando vengono messi insieme e poi separati, si accumulano cariche superficiali che possono essere incanalate verso la generazione di energia.

Negli esperimenti, i ricercatori hanno collegato una striscia piegata di LIG a una serie di diodi emettitori di luce e hanno scoperto che toccando la striscia si produceva energia sufficiente per farli lampeggiare. Un pezzo più grande di LIG incorporato in un infradito consente a chi lo indossa di generare energia ad ogni passo, poiché il contatto ripetuto del composito di grafene con la pelle produceva una corrente per caricare un piccolo condensatore.

"Questo potrebbe essere un modo per ricaricare piccoli dispositivi semplicemente utilizzando l'energia in eccesso dei colpi di tallone durante la camminata, o movimenti del braccio oscillante contro il busto, " Disse Giro.

Il progetto è dettagliato nella rivista American Chemical Society ACS Nano .

LIG è una schiuma di grafene prodotta quando le sostanze chimiche vengono riscaldate sulla superficie di un polimero o altro materiale con un laser, lasciando solo scaglie interconnesse di carbonio bidimensionale. Il laboratorio ha prima realizzato LIG su poliimmide comune, ma estese la tecnica alle piante, cibo, carta e legno trattati.

Il laboratorio ha trasformato la poliimmide, sughero e altri materiali negli elettrodi LIG per vedere quanto bene producevano energia e resistevano all'usura. Hanno ottenuto i migliori risultati dai materiali agli estremi opposti della serie triboelettrica, che quantifica la loro capacità di generare carica statica mediante elettrificazione per contatto.

Nella configurazione pieghevole, LIG dalla poliimmide tribo-negativa è stata spruzzata con un rivestimento protettivo di poliuretano, che serviva anche come materiale tribo-positivo. Quando gli elettrodi sono stati uniti, elettroni trasferiti alla poliimmide dal poliuretano. Il successivo contatto e la separazione hanno generato cariche che potevano essere immagazzinate attraverso un circuito esterno per riequilibrare la carica statica accumulata. Il LIG pieghevole ha generato circa 1 kilovolt, ed è rimasto stabile dopo 5, 000 cicli di piegatura.

La migliore configurazione, con elettrodi del composito poliimmide-LIG e alluminio, ha prodotto tensioni superiori a 3,5 kilovolt con una potenza di picco superiore a 8 milliwatt.

"Il nanogeneratore incorporato in un flip-flop è stato in grado di immagazzinare 0,22 millijoule di energia elettrica su un condensatore dopo una camminata di 1 chilometro, ", ha affermato il ricercatore postdottorato di Rice Michael Stanford, autore principale del paper. "Questo tasso di accumulo di energia è sufficiente per alimentare i sensori indossabili e l'elettronica con il movimento umano".