Têxteis vestíveis capturam energia do movimento do corpo para alimentar dispositivos

5 de junho de 2023

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por Tsinghua University Press

Nanocientistas desenvolveram um tecido vestível que pode converter o movimento do corpo em eletricidade utilizável e até armazenar essa energia. O tecido tem potencialmente uma ampla gama de aplicações, desde monitoramento médico até assistência a atletas e seus treinadores no rastreamento de seu desempenho, bem como displays inteligentes em roupas.

A equipe de pesquisa responsável pelo têxtil descreve como ele funciona em um artigo publicado na Nano Research Energy.

De relógios inteligentes a fones de ouvido sem fio, as pessoas já têm acesso a uma ampla variedade de dispositivos eletrônicos vestíveis. Uma gama de monitores de saúde, esporte e atividade agora estão integrados em smartphones.

Mas a precisão desses sensores permanece limitada devido ao punhado de locais no corpo ou próximos a eles que podem ser colocados e restrita a uma pequena janela de aplicativos em comparação com as ambições de muitos especialistas em saúde e esportes para essa tecnologia.

No futuro, se tecidos avançados puderem ser desenvolvidos, talvez os dispositivos eletrônicos vestíveis integrados em camisas, calças, roupas íntimas e chapéus sejam capazes de rastrear indicadores de fragilidade para avaliar o risco de doenças relacionadas à idade, monitorar os níveis de cortisol para rastrear os níveis de estresse, ou até mesmo detectar patógenos como parte de uma rede global de monitoramento de pandemia.

Para levar a eletrônica vestível a este próximo nível, para integrar monitores de saúde, sensores esportivos, sistemas de navegação e rastreadores de atividade em roupas de uma forma que seja leve, discreta e menos pesada ainda requer alguns avanços importantes em têxteis avançados.

Um dos desafios da eletrônica vestível existente vem das limitações na flexibilidade e, portanto, na vestibilidade dos componentes que fornecem energia aos dispositivos. Além disso, as unidades de fornecimento de energia precisam ser facilmente integráveis ​​aos dispositivos e, em uma era de maior consciência ambiental, sustentáveis. Além de tudo isso, as tecnologias de armazenamento de energia existentes têm capacidade muito limitada. Baterias e supercapacitores podem armazenar energia, mas não podem produzir energia espontaneamente sem uma fonte de energia externa.

"As baterias também não são muito confortáveis ​​de usar", disse Feifan Sheng, principal autor do artigo e especialista em nanosistemas do Instituto de Nanoenergia e Nanosistemas de Pequim da Academia Chinesa de Ciências. "Portanto, o desenvolvimento de fontes de alimentação vestíveis e com carregamento automático é crucial."

A equipe de nanocientistas do professor Dong produziu o que eles chamam de "fibra-TENG", uma estrutura flexível, tricotável e usável que aproveita o efeito triboelétrico, no qual certos materiais se tornam eletricamente carregados após entrarem em contato friccional com outro material diferente. A eletricidade estática comum, por exemplo, envolve a eletrificação induzida por contato do efeito tribolétrico.

A fibra-TENG é composta por três camadas: uma camada de ácido poliláctico (um tipo de poliéster comumente usado em impressão 3D), uma camada de óxido de grafeno reduzido (um tipo de grafeno altamente acessível) e uma camada de polipirrol (um polímero já amplamente utilizado em eletrônica e medicina).

Quando a fibra-TENG é submetida a deformações mecânicas, como flexão ou estiramento pela pessoa que veste uma peça de roupa tricotada a partir do tecido, as cargas triboelétricas geradas pelo contato entre o ácido polilático e as camadas reduzidas de óxido de grafeno podem ser coletadas pelo camada de polipirrol. Este processo gera uma saída elétrica que pode ser usada como uma unidade de geração de energia.