Nuovo dispositivo che si alimenta dal corpo


Nuovo dispositivo che si alimenta dal corpo

I ricercatori dell'Università del Colorado Boulder hanno sviluppato un nuovo dispositivo indossabile a basso costo che trasforma il corpo umano in una batteria biologica.

I generatori termoelettrici (TEG) sono un ottimo candidato per alimentare l'elettronica indossabile e l'Internet of Things, grazie alla loro capacità di convertire direttamente il calore in energia elettrica.

Il nuovo dispositivo, descritto sulla rivista Science Advances, (1) è abbastanza elastico da poterlo indossare come un anello, un braccialetto o qualsiasi altro accessorio che tocchi la tua pelle. Attinge anche al calore naturale di una persona, utilizzando generatori termoelettrici per convertire la temperatura interna del corpo in elettricità.

Il dottor Jianliang Xiao, (2) autore senior del nuovo articolo e professore associato presso il Dipartimento di ingegneria meccanica Paul M. Rady presso CU Boulder, dice: «In futuro, vogliamo essere in grado di alimentare la tua elettronica indossabile senza dover includere una batteria. Solitamente, ogni volta che usi una batteria, la stai scaricando e alla fine dovrai sostituirla. La cosa bella del nostro dispositivo termoelettrico è che puoi indossarlo e ti fornisce una potenza costante».

Il concetto potrebbe sembrare qualcosa uscito dalla serie di film The Matrix, in cui una razza di robot ha ridotto in schiavitù gli umani per raccogliere la loro preziosa energia organica. Il dottor Xiao e i suoi colleghi non sono così ambiziosi: i loro dispositivi possono generare circa 1 volt di energia per ogni centimetro quadrato di spazio sulla pelle - meno voltaggio per area rispetto a quello fornito dalla maggior parte delle batterie esistenti, ma comunque sufficiente per alimentare dispositivi elettronici come orologi o fitness tracker.

Gli scienziati hanno già sperimentato dispositivi indossabili termoelettrici simili, ma quello di del dottor Xiao è elastico, può essere riparato se danneggiato ed è completamente riciclabile, rendendolo un'alternativa più pulita all'elettronica tradizionale.

Bling high-tech

Il progetto non è il primo tentativo del dottor Jianliang Xiao di fondere l'uomo con il robot. Lui ei suoi colleghi hanno già sperimentato la progettazione di “pelle elettronica”, (3) dispositivi indossabili che assomigliano e si comportano in modo molto simile alla vera pelle umana. Quell'epidermide androide, tuttavia, deve essere collegata a una fonte di alimentazione esterna per funzionare.

Finora, l'ultima innovazione del gruppo inizia con una base realizzata con un materiale elastico chiamato polyimine. Gli scienziati quindi inseriscono una serie di sottili chip termoelettrici in quella base, collegandoli tutti con fili di metallo liquido. Il prodotto finale sembra un incrocio tra un braccialetto di plastica e una scheda madre per computer in miniatura o forse un anello di diamanti tecnologico.

«Il nostro design rende l'intero sistema estensibile senza introdurre troppe sollecitazioni al materiale termoelettrico, che può essere davvero fragile. I generatori termoelettrici sono a stretto contatto con il corpo umano, e possono utilizzare il calore che normalmente sarebbe dissipato nell'ambiente», ha detto Xiao.

Fai finta di essere fuori per fare jogging. Mentre ti alleni, il tuo corpo si riscalda e quel calore si irradierà verso l'aria fresca intorno a te. Il dispositivo di Xiao cattura quel flusso di energia invece di lasciarlo andare sprecato.

Blocchi di Lego

Lo scienziato ha aggiunto che si può facilmente aumentare quella potenza aggiungendo più blocchi di generatori. In questo senso, egli confronta il suo design con un popolare giocattolo per bambini.

Xiao e i suoi colleghi hanno calcolato, ad esempio, che una persona che cammina a passo svelto potrebbe utilizzare un dispositivo delle dimensioni di un tipico braccialetto sportivo per generare circa 5 volt di elettricità, che è più di quello che molte batterie per orologi possono raccogliere. Egli precisa: «Quello che posso fare è combinare queste unità più piccole per ottenere un'unità più grande. È come mettere insieme un mucchio di piccoli pezzi Lego per creare una grande struttura. Ti offre molte opzioni per la personalizzazione. Stiamo cercando di rendere i nostri dispositivi il più economici e affidabili possibile, avendo anche un impatto sull'ambiente il più vicino possibile allo zero».

Come la pelle elettronica del dottor Xiao, i nuovi dispositivi sono resistenti quanto i tessuti biologici. Se il tuo dispositivo si strappa, ad esempio, puoi pizzicare insieme le estremità rotte e si sigilleranno di nuovo in pochi minuti. E quando hai finito con il dispositivo, puoi immergerlo in una soluzione speciale che separerà i componenti elettronici e dissolverà la base di poliimina: ognuno di questi ingredienti può quindi essere riutilizzato.

Sebbene ci siano ancora dei problemi da risolvere per perfezzionare il design, il team pensa che i dispositivi del suo gruppo potrebbero apparire sul mercato tra cinque e dieci anni.

I coautori del nuovo documento includono ricercatori dell'Harbin Institute of Technology cinese, della Southeast University, della Zhejiang University, della Tongji University e della Huazhong University of Science and Technology.

Riferimenti:

(1) High-performance wearable thermoelectric generator with self-healing, recycling, and Lego-like reconfiguring capabilities

(2) Jianliang Xiao

(3) 'Electronic skin' promises cheap and recyclable alternative to wearable devices

Descrizione foto: Un generatore termoelettrico indossato come un anello. - Credit: Xiao Lab.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: New wearable device turns the body into a battery

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