Gli scienziati hanno utilizzato un composto costituito da un derivato dell'amido e bicarbonato di sodio per aiutare a convertire l'energia meccanica in energia elettrica. L'approccio, sviluppato dagli scienziati del Daegu Gyeongbuk Institute of Technology (DGIST), con colleghi in Corea e India, è conveniente e biocompatibile, e può aiutare a caricare dispositivi elettronici a bassa energia come calcolatrici e orologi. I dettagli sono stati pubblicati sulla rivista Materiali funzionali avanzati .

"I nanogeneratori triboelettrici raccolgono energia meccanica e la convertono in corrente elettrica, ", spiega l'ingegnere di robotica DGIST Hoe Joon Kim. "Ma molti dei materiali utilizzati in questi dispositivi sono considerati a rischio biologico e non sono adatti per applicazioni indossabili. Il nostro nanogeneratore triboelettrico incorpora ciclodestrina, un materiale verde ampiamente utilizzato per la somministrazione di farmaci nel corpo umano, rendendolo ecologico e privo di rischi."

La ciclodestrina è un composto polisaccaridico prodotto dall'amido. Gli scienziati lo hanno usato per collegare insieme gli ioni sodio in quella che è nota come struttura metallo-organica (MOF). I MOF formano materiali porosi ampiamente utilizzati nello stoccaggio del gas, catalisi e sensing.

Nello specifico, Kim e il suo team hanno applicato gli ultrasuoni a una miscela di ciclodestrina e bicarbonato di sodio in acqua. Hanno quindi aggiunto acido trimesico e applicato un altro breve giro di ultrasuoni. Il processo avviene a temperatura ambiente e porta alla formazione di un MOF costituito da ioni sodio legati tra loro da legami ciclodestrinici.

Il team ha incorporato il MOF in un nanogeneratore rivestendolo su un elettrodo di rame, che si trova su una base di plastica polietilene tereftalato (PET). Di fronte allo strato MOF c'è uno strato di Teflon posto su un secondo elettrodo di rame che è anche attaccato a un foglio di PET. I due lati del nanogeneratore si aprono e si chiudono in risposta ai movimenti, come camminare o fare jogging. Ogni volta che il MOF entra in contatto con il Teflon, gli elettroni vengono scambiati e viene generata una corrente elettrica. Questo processo è chiamato effetto triboelettrico.

Il team ha testato il dispositivo attaccandolo a una scarpa, uno zaino, e il ginocchio e l'addome di una persona. Hanno scoperto che poteva raccogliere energia meccanica camminando, fare jogging e piegarsi, e anche da alcune mosse tipiche dello yoga. Il dispositivo era in grado di pilotare dispositivi elettronici a bassa potenza come un orologio da polso digitale, un idrometro e una calcolatrice.

"Il nostro MOF amplia la lista dei materiali triboelettrici, " dice Kim. Lui e il suo team hanno in programma di continuare a cercare materiali biocompatibili che possono essere utilizzati in applicazioni indossabili. Stanno anche lavorando allo sviluppo di supercondensatori in grado di immagazzinare energia generata da nanogeneratori triboelettrici. "Utilizzando il nanogeneratore e il supercondensatore insieme, crediamo di poter sviluppare sistemi energetici di nuova generazione per l'elettronica indossabile, biodispositivi e robot, " lui dice.