Estudo apresenta material que capta energia de vapor d'água

Ilustração mostra movimentos de filme de polímero
em contato com a água
(Foto: Divulgação/Nature/Ning Zhang)

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT, na sigla em inglês) inventaram um novo material que gera energia a partir do vapor d’água. O artigo com o estudo foi publicado nesta quinta-feira (10) pela revista “Science”.

O sistema funciona da seguinte forma: ao absorver pequenas quantidades de água, um filtro de polímero se enrola repetidas vezes para cima e para baixo. O movimento contínuo é transformado em energia suficiente para abastecer dispositivos micro e nanoeletrônicos, como sensores ambientais.

As vantagens da nova tecnologia são muitas, segundo os pesquisadores. “Um sensor alimentado por bateria precisa ser substituído periodicamente. Mas, se você tem este dispositivo, pode captar a energia do ambiente, de modo que não seja necessário substituí-lo muitas vezes", diz Mingming Ma, pós-doutorando do Instituto David H. Koch do MIT, e principal autor do artigo.

As potenciais aplicações do novo material incluem, em grande escala, geradores movidos a vapor d’água, e geradores menores para ligar eletrônicos vestíveis. "Ele não precisa de muita água", diz Ma. "Uma quantidade muito pequena de umidade seria suficiente".

Captação de energia

O novo filme consiste em uma rede interligada por dois polímeros diferentes. Um deles forma uma matriz dura, mas flexível, que proporciona um suporte estrutural. O outro, é um gel macio que incha quando absorve água.

Os esforços anteriores para fazer filmes sensíveis à água utilizaram apenas um dos polímeros, o que gerava uma resposta muito mais fraca ao estímulo. "Ao incorporar os dois diferentes tipos de polímeros, gera-se um deslocamento muito maior, assim como uma força maior," diz Liang Guo, um dos autores do estudo.

Quando o filme de 20 milionésimos de metro de espessura é colocado sobre uma superfície que contém uma pequena quantidade de umidade, a camada inferior absorve a água evaporada, obrigando a película a curvar-se para fora da superfície. Uma vez que a parte inferior da película é exposta ao ar, ela rapidamente libera a umidade, saltando para frente, e começa a enrolar-se de novo. Uma vez que este ciclo é repetido, o movimento contínuo converte a energia química em energia mecânica.

Esses filmes podem agir tanto como atuadores (um tipo de motor) ou geradores. Como atuador, o material pode ser bastante potente. O estudo demonstra que uma película de 25 miligramas pode levantar uma carga de lâminas de vidro com 380 vezes o seu próprio peso, ou pode ainda transportar uma carga de fios de prata com 10 vezes o seu próprio peso, trabalhando como uma espécie de “minitrator” movido a água.

Geração de energia elétrica

A energia mecânica gerada pelo material também pode ser convertida em eletricidade, que pode ser armazenada em condensadores capazes de ligar dispositivos microeletrônicos de baixíssima potência, tais como sensores de temperatura e umidade.

Para gerar eletricidade em escala maior, o filme precisa ser colocado em cima de um lago ou rio. Ele ainda pode ser preso à roupa, para que a mera evaporação de suor alimente dispositivos como sensores de monitoração fisiológica. "Você pode estar correndo e gerando energia", diz Liang Guo.

Os pesquisadores agora trabalham para melhorar a eficiência da conversão de energia mecânica em energia elétrica, o que pode permitir que filmes menores alimentem dispositivos maiores.

Fonte: G1.