Usando metais líquidos, pesquisadores criaram o primeiro dispositivo de saúde que é alimentado pelo calor do corpo.
Na era da tecnologia em todos os lugares, estamos todos muito familiarizados com o inconveniente de uma bateria descarregada. Mas para aqueles que dependem de um dispositivo de saúde vestível para monitorar glicose, reduzir tremores ou até mesmo acompanhar a função cardíaca, levar tempo para recarregar pode representar um grande risco.
Pela primeira vez, pesquisadores do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Carnegie Mellon demonstraram que um dispositivo de saúde pode ser alimentado apenas pelo calor do corpo. Combinando um sensor de oximetria de pulso com um gerador de energia termelétrico flexível, elástico e vestível, essa equipe introduziu uma maneira promissora de abordar as preocupações com a duração da bateria. O gerador de energia é feito de metal líquido, semicondutores e borracha impressa em 3D.
Mason Zadan, um dos autores da pesquisa, afirmou: “Este é o primeiro passo em direção a eletrônicos vestíveis sem bateria”. Esta pesquisa foi publicada na revista Advanced Functional Materials.
O sistema deles, projetado para alcançar um alto desempenho mecânico e termelétrico com integração de materiais sem emendas, apresenta avanços em materiais macios, design de matriz de TEG, design de placa de circuito de baixa energia e gerenciamento de energia embarcado.
Carmel Majidi, professor de Engenharia Mecânica e diretor do Laboratório de Máquinas Macias, explica: “Comparado às nossas pesquisas anteriores, este design melhora a densidade de potência em cerca de 40 vezes ou 4000%. O composto epóxi de metal líquido melhora a condutividade térmica entre o componente termelétrico e o ponto de contato do dispositivo com o corpo”.
Para testar sua saída de voltagem, o dispositivo foi usado no peito e no pulso de um participante, tanto em repouso quanto em movimento.
Zadan disse: “Observamos uma maior saída de voltagem enquanto o dispositivo estava no pulso do participante e enquanto essa pessoa estava em movimento. À medida que o participante se move, um lado do dispositivo é resfriado pelo aumento do fluxo de ar, e o outro é aquecido pelo aumento da temperatura do corpo. Caminhar e correr criaram um diferencial de temperatura ideal.”
O processo pelo qual as diferenças de temperatura são convertidas diretamente em energia elétrica é conhecido como efeito termelétrico.
Quando um material termelétrico é exposto a um gradiente de temperatura, como ter uma extremidade aquecida enquanto a outra extremidade permanece fria, os elétrons dentro do material começam a fluir da extremidade quente para a extremidade fria. Esse movimento de elétrons gera uma corrente elétrica. Quanto maior a diferença de temperatura, mais corrente elétrica é produzida, resultando em energia elétrica. Essencialmente, o efeito termelétrico nos permite aproveitar as disparidades de temperatura para criar eletricidade utilizável, tornando-se uma avenida promissora para a geração de energia sustentável.
O próximo passo, Dr. Dinesh K. Patel, cientista pesquisador da equipe, está ansioso para trabalhar na melhoria do desempenho elétrico e explorar como fabricar o dispositivo. “Queremos levar isso de uma prova de conceito para um produto que as pessoas possam começar a usar.”
Esta pesquisa foi realizada em colaboração com a Arieca Inc., a Universidade de Washington e a Universidade Nacional de Seul.
Fonte de informação:
Mason Zadan et al. Geradores Termelétricos Esticáveis para Monitoramento de Saúde Vestível Autopropelido. [Advanced Functional Materials (2024)]. DOI: 10.1002/adfm.202404861
