Elettricità dal movimento del corpo grazie ai nanocavi

Un piccolo dispositivo in grado di generare energia elettrica grazie ai movimenti del corpo, per alimentare dispositivi elettronici o apparecchiature mediche: questa visione potrebbe presto trasformarsi in realtà grazie al risultato di un lungo progetto di ricerca che ha permesso ad un gruppo di scienziati di realizzare un nanogeneratore con caratteristiche tali da poter risultare idoneo alla produzione commerciale.

Zhong Lin Wang, ricercatore presso il Georgia Insitute of Technology, ha presentato i risultati del progetto in occasione del 241st National Meeting & Exposition of the American Chemical Society, commentando: "Questo sviluppo rappresenta una pietra miliare verso la produzione di dispositivi elettronici portatili che possano essere alimentati dai movilmenti del corpo senza l'uso di batterie o spine elettirche. Il nostro nanogeneratore cambierà il modo di vivere in futuro. Il suo potenziale è limitato solo dall'immaginazione".

Il gruppo di ricerca coordinato da Wang si è concentrato sull'impiego di nanocavi di ossido di zinco (ZnO), che hanno la caratteristica di essere piezoelettrici e cioè di generare una differenza di potenziale quando sono soggetti ad una deformazione meccanica. Il diametro dei nanocavi è estremamente ridotto, tanto che 500 di essi possono tranquillamente essere contenuti nell'ingombro di un capello umano. Date le dimensioni, qualunque tipo di movimento (i passi, il battito cardiaco, il flusso sanguigno, ma anche il vento o il rotolamento dei pneumatici) è in grado di causare una deformazione meccanica su di essi e, pertanto, di far sì che possano generare una differenza di potenziale.

Gli scienziati hanno trovato un metodo per combinare le cariche elettriche generate da milioni di nanocavi di ossido di zinco ed hanno sviluppato una tecnica che consenta loro di depositare i nanocavi su chip polimerici flessibili, ciascuno di dimensioni confrontabili ad un quarto di francobollo. Impilando insieme cinque nanogeneratori così costruiti e utilizzando dei condensatori in maniera opportuna, è stato possibile generare 1 microampere di corrente ad una tensione di 3 volt, ovvero la medesima tensione di due comuni batterie "stilo" di tipo AA, sebbene con un'intensità di corrente decisamente inferiore.

Il team di ricerca ha dimostrato l'effettiva fruibilità commerciale di questi nanogeneratori utilizzandoli per attivare una luce LED ed un LCD come quelli impiegati in molti dispositivi elettronici, semplicemente schiacciandoli tra due dita. Wang ha aggiunto: "Se la tensione di 3 volt sembra essere poca cosa, essa è cresciuta con passi da gigante rispetto alle precedenti versione del nanogeneratore. Un più ampio numero di nanocavi e più nanogeneratori impilati insieme possono produrre energia per alimentare dispositivi più grandi, come smartphone o dispositivi elettronici personali".

Wang ha spiegato che il prossimo passo della ricerca prevede di migliorare ulteriormente la potenza del nanogeneratore e trovare una compagnia che sia interessata ad avviare la produzione sul mercato. Questi nanogeneratori potrebbero fare la propria comparsa sul mercato nel giro di tre o cinque anni. Tra le prime applicazioni pratiche vi potrebbe essere la realizzazione di sensori ambientali o sensori per il monitoraggio di infrastrutture.