I ricercatori dell'Università dell'Alabama a Huntsville (UAH) hanno creato un nuovo tipo di nanogeneratore triboelettrico (TENG) che produce elettricità attraverso l'uso di mastice calcareo, promettendo notevoli risparmi sui costi rispetto ai metodi di produzione convenzionali.
Inventati nel 2012, i TENG sono piccoli dispositivi che convertono l'energia meccanica o termica in elettricità da utilizzare in piccoli dispositivi autonomi wireless come quelli nell'elettronica indossabile, nel monitoraggio delle condizioni e nelle reti di sensori wireless. Gli esempi includono impianti di monitor cardiaci, transponder biochip per animali da fattoria o sensori che avvisano il conducente quando la pressione dei pneumatici è bassa.
I TENG raccolgono energia per questi dispositivi trasferendo una carica elettrica tra due oggetti quando entrano in contatto o scivolano l'uno contro l'altro, attraverso movimenti come camminare, vibrazioni, rotazione di pneumatici, vento in movimento o acqua corrente, il tutto con un impatto minimo sull'ambiente. /P>
Rispetto ai TENG esistenti, che utilizzano costosi metodi di fabbricazione basati sulla nanotecnologia, la svolta UAH è un nuovo tipo di TENG che impiega materiali "appiccicosi" come nastro biadesivo o mastice calcareo per generare una carica, rendendolo molto più conveniente e più semplice da costruire.
"I TENG tradizionali richiedono una fabbricazione basata sulla nanotecnologia e altre attrezzature speciali", sottolinea il dottor Gang Wang, professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la UAH, una parte del sistema dell'Università dell'Alabama. "Per costruire il nostro raccoglitore di energia triboelettrica sono necessarie solo competenze a livello artigianale."
La svolta è descritta in dettaglio in un articolo pubblicato sulla rivista ACS Omega . I coautori di Wang presso l'UAH includono il dottor Moonhyung Jang, un assistente di ricerca post-dottorato, Sean P. Rabbitte, un assistente di ricerca universitario, e il dottor Yu Lei, presidente e professore associato di ingegneria chimica e dei materiali.
La ricerca fa parte del programma Small Business Innovation Research (SBIR) del Dipartimento della Difesa (DOD), un'iniziativa che sostiene contratti o sovvenzioni finanziati dal governo che incoraggiano le piccole imprese nazionali a impegnarsi in progetti federali di ricerca e sviluppo con un potenziale di commercializzazione.
"Il nostro partner industriale è Materials Sciences, LLC, e il Dr. Simon Chung è il responsabile del progetto", afferma Wang. "Abbiamo già depositato un brevetto per il progetto di raccolta di energia triboelettrica utilizzando strati adesivi."
La nuova applicazione di UAH di uno stucco di montaggio a base di calcare, insieme a un foglio di poliestere metallizzato, estende anche la larghezza di banda della frequenza operativa rispetto ai TENG esistenti. Ciò è significativo, perché alcune piccole applicazioni di raccolta di energia, come il monitoraggio della salute e i sistemi di esoscheletro indossabili, richiedono una larghezza di banda di frequenza più ampia per raccogliere l'energia dal movimento umano.
"I tipici TENG con separazione dei contatti operano a una frequenza inferiore a 10 Hz", osserva Wang. "Tuttavia, siamo in grado di estendere la larghezza di banda fino a 80 Hz introducendo questi strati triboelettrici in un progetto di raccolta di energia basato sulle vibrazioni. Dopo la dimostrazione di successo del progetto TENG utilizzando nastro biadesivo, abbiamo iniziato a esplorare materiali meno appiccicosi per più facile separazione dei materiali. Da qui l'idea di utilizzare uno stucco a base di calcare."
I ricercatori dell'UAH prevedono future indagini sui generatori a base di mastice per esplorare l'efficacia di diversi minerali come marmo, arenaria e suolo lunare.
Ulteriori informazioni: Moon-Hyung Jang et al, Generazione di energia mediante un mastice contenente calcare, ACS Omega (2023). DOI:10.1021/acsomega.2c07688
Informazioni sul giornale: ACS Omega
Fornito dall'Università dell'Alabama a Huntsville
