Pesquisadores melhoram Twistron, uma energia

Pesquisadores da Universidade do Texas em Dallas melhoraram recentemente seus coletores de energia chamados twistrons, que são feitos de nanotubos de carbono e geram eletricidade por meio de alongamentos repetitivos. Os fios twistrons também foram costurados em uma luva, permitindo ao usuário produzir eletricidade apenas formando letras e frases com a mão na linguagem de sinais americana. Esta tecnologia tem aplicações potenciais para alimentar sensores, coletar energia das ondas do mar, alimentar wearables por meio de movimentos corporais ou ajudar a abastecer cidades no futuro.

“Com base nos perfis de tensão de saída, podemos diferenciar facilmente o movimento dos dedos de diferentes letras e frases, e podemos potencialmente usar esta luva como um tradutor de linguagem de sinais com alimentação própria”, explica Zhong Wang, principal autor do artigo.

A equipe relatou inicialmente a tecnologia twistron em 2017, melhorando os processos de fabricação do fio. Isso acabou levando a fibras mais eficientes, capazes de gerar mais eletricidade por trecho do que a versão original.

“Se você tem um robô humanóide e quer saber quais músculos se contraíram e se estão funcionando corretamente, você poderia incorporar fibras muito finas de nossos twistrons colheitadores para que quando o músculo muda de dimensão, ele estique o twistron, o que gera eletricidade ," disse. Dr. Ray Baughman, diretor do NanoTech Institute e Robert A. Welch Distinguished Chair in Chemistry. “Essa eletricidade pode ser medida, o que pode dizer o quanto aquele músculo mudou de dimensão.”

Os nanotubos de carbono nos twistrons são torcidos em fios leves e ultrafortes. Além disso, a equipe tornou os fios extremamente elásticos adicionando uma torção suficiente, permitindo que os fios se enrolassem como um elástico torcido demais. “O mecanismo básico desses twistrons é que, quando você os estica, os feixes de nanotubos de carbono individuais entram em contato uns com os outros, aumentando a densidade dos elétrons no material, o que aumenta a saída de tensão”, disse Wang. “Com base nesse entendimento, descobrimos que otimizar o alinhamento dos nanotubos – a quantidade de área de superfície onde eles interagem – pode aumentar drasticamente a mudança de capacitância e aumentar drasticamente a saída de tensão.”

Além disso, os pesquisadores adicionaram grafeno ao processo de fabricação. “Começamos puxando uma folha de nanotubos de carbono de um conjunto de nanotubos alinhados verticalmente, chamado floresta”, disse Wang. “Nesses novos experimentos, acrescentamos uma etapa: depositamos grafeno naquela folha e depois torcemos e enrolamos tudo em fios. Isso melhorou drasticamente a mudança de capacitância e a quantidade de eletricidade que podemos extrair dos twistrons resultantes.”

Quando esticado 30 vezes por segundo, o twistron gera 3,19 quilowatts por quilograma de pico de energia elétrica. Isso representa um aumento de doze vezes em relação aos valores mais altos de outros coletores de energia mecânica, de frequências que variam de 0,1 Hz a 600 Hz. O twtstron mais recente alcançou 7,2 vezes a eficiência de conversão dos twistrons iniciais.