Cientistas desenvolveram uma ferramenta inovadora chamada C-PVEH, que combina polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) e compostos piezoelétricos para gerar energia elétrica a partir de vibrações ambientais. Este dispositivo durável e eficiente é capaz de alimentar dispositivos IoT, oferecendo um avanço significativo em tecnologias de economia de energia. Ao aproveitar as vibrações, por meio deste método e materiais, eles criaram uma solução altamente confiável para coleta de energia.
Uma equipe de cientistas criou um dispositivo revolucionário inovador que aproveita a energia vibracional. Esta ferramenta usa uma combinação de polímero reforçado com fibra de carbono e compostos piezoelétricos. Ela gera energia elétrica a partir das menores vibrações ambientais. C-PVEH, o dispositivo recém-desenvolvido, representa uma solução durável e confiável com alta eficiência para alimentar dispositivos IoT, marcando um salto significativo em tecnologias de economia de energia.
Ambos os compósitos piezoelétricos com polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) , um material comumente utilizado, são leves e resistentes . O novo dispositivo converte vibrações do ambiente em eletricidade , tornando os sensores autossuficientes mais eficientes e confiáveis, de acordo com a pesquisa publicada. O processo de captação de energia é essencial para alcançar um futuro sustentável, pois permite transformar a energia ambiental em energia elétrica utilizável.
Fumio Narita, coautor do estudo e professor da Escola de Pós-Graduação em Estudos Ambientais da Universidade de Tohoku, afirma: "Objetos do cotidiano, de geladeiras a postes de luz, estão conectados à internet como parte da Internet das Coisas (IoT), e muitos deles estão equipados com sensores que coletam dados."
“Mas esses dispositivos IoT precisam de energia para funcionar, o que é um desafio se estiverem em locais remotos ou se houver muitos deles”, acrescentou Fumio.
A energia elétrica pode ser produzida pelos raios solares, calor e vibrações. Os materiais piezoelétricos possuem a notável capacidade de gerar eletricidade em resposta à deformação física , o que os torna ideais para o aproveitamento da energia vibracional. A durabilidade e a leveza do CFRP (polímero reforçado com fibra de carbono) o tornam ideal para uso nas indústrias aeroespacial, automotiva, de equipamentos esportivos e de equipamentos médicos.
O professor Narita afirma: "Refletimos sobre se um coletor de energia vibracional piezoelétrico (PVEH, na sigla em inglês), aproveitando a robustez do CFRP juntamente com um compósito piezoelétrico, poderia ser um meio mais eficiente e durável de coletar energia."
Ao misturar nanopartículas de niobato de potássio e sódio (KNN) com resina epóxi, o grupo conseguiu fabricar o dispositivo usando uma combinação de CFRP (polímero reforçado com fibra de carbono), melhorando seu desempenho. O CFRP atuou simultaneamente como eletrodo e substrato de reforço.
O alto desempenho do dispositivo permaneceu intacto mesmo após ser dobrado mais de 100,000 vezes, conforme revelado por testes e simulações. Ele demonstrou sua capacidade de armazenar a energia produzida e fornecer energia para iluminação LED . Além disso, sua densidade de energia de saída supera a de outros compósitos poliméricos baseados em KNN. O C-PVEH correspondeu às expectativas.
A implementação do C-PVEH, o dispositivo revolucionário que aproveita a energia vibracional, impulsionará o avanço dos sensores autônomos da IoT , estimulando a criação de dispositivos de IoT que consomem menos energia.
Narita e seus colegas estão entusiasmados com o progresso tecnológico alcançado. A equipe declarou: "Além dos benefícios sociais do nosso dispositivo C-PVEH, estamos muito satisfeitos com as contribuições que fizemos para o campo da captação de energia e tecnologia de sensores. A combinação de excelente densidade de produção de energia e alta resiliência pode orientar pesquisas futuras em outros materiais compósitos para diversas aplicações."
Artigo de pesquisa original
