La spinta verso la bassa potenza, dispositivi per il risparmio energetico è stata una direzione che l'industria elettronica ha sempre perseguito. Il passaggio all'illuminazione a LED a bassa potenza è un buon esempio di questa tendenza. Un'altra strada è lo sviluppo della raccolta di energia, dispositivi autosufficienti. L'idea qui è di utilizzare materiali che mostrino effetti piezoelettrici e triboelettrici per convertire l'energia meccanica in energia elettrica. I materiali piezoelettrici generano una carica elettrica quando sollecitati meccanicamente, mentre l'effetto triboelettrico è l'accumulo di cariche su due materiali dissimili dopo che sono entrati in contatto l'uno con l'altro.

Nanogeneratori piezoelettrici (PENG), nanogeneratori triboelettrici (TENG), e persino i generatori di energia piezo-triboelettrici ibridi (HNG) che hanno capacità di raccolta di energia migliorate sono stati sviluppati con l'obiettivo di alimentare l'elettronica a bassa potenza con un semplice movimento. Questi dispositivi richiedono generalmente materiali dielettrici che mantengono la loro polarizzazione, e materiali multiferroici che mostrano proprietà ferromagnetiche e ferromagnetiche sono adatti a questo compito.

Ora in un recente studio pubblicato su nanoenergia, ricercatori del Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), Corea e Indian Institute of Technology, Guwahati, India, sviluppare un film composito che può essere utilizzato in combinazione con altri materiali per produrre generatori di raccolta di energia. Il film composito è stato sviluppato utilizzando una tecnica economica in cui un materiale multiferroico, titanato di bismuto Bi ₄ Ti ₃ oh ₁₂ (o BiTO), è stato aggiunto a un polimero triboelettrico flessibile (PDMS).

"La nostra motivazione principale alla base di questo lavoro è stata quella di sviluppare un materiale multiferroico a temperatura ambiente con un'elevata permittività colossale per un raccoglitore di energia piezo-triboelettrico ibrido, " spiega il prof. Hoe Joon Kim di DGIST, che ha condotto lo studio. Inserendo il film BiTO-PDMS tra strati di alluminio, i ricercatori hanno fabbricato un HNG che genera una carica elettrica quando viene premuto e rilasciato.

Ma come fanno questi strati multipli a generare una corrente? La risposta sta nelle proprietà del film e nella sua risposta all'azione meccanica. Gli strati funzionano come elettrodi e quando il dispositivo viene premuto e rilasciato, la natura piezoelettrica e triboelettrica del film si sinergizza tra loro per generare cariche sugli elettrodi, creando una tensione. È stato riscontrato che questo effetto sinergico migliora le prestazioni di raccolta dell'energia. Utilizzando più di questi HNG, i ricercatori hanno costruito un HNG multiunità in grado di alimentare un orologio da polso e una calcolatrice.

Entusiasta dell'importanza dello studio, Il prof. Kim afferma:"Per la prima volta, è stato realizzato il materiale multiferroico monofase a temperatura ambiente con colossale costante dielettrica. L'amplificazione di polarizzazione interna del polimero è stata migliorata, aumentare le prestazioni di raccolta dell'energia dell'energy harvester ibrido".

Poiché continuano a essere compiuti progressi per migliorare le prestazioni di raccolta di energia dei nanogeneratori, questi minuscoli dispositivi potrebbero un giorno invalidare le batterie in molti casi, rendere l'elettronica più sostenibile e autosufficiente.