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Dispositivo cerotto ricava energia dal sudore dei polpastrelli

Un team di ingegneri dell'Università della California di San Diego ha sviluppato una striscia sottile e flessibile che ricorda un cerotto, capace di produrre energia attraverso il sudore dei polpastrelli

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Molti di noi ricordano il mago Oronzo che con la sola imposizione delle mani era capace di fare qualsiasi cosa, compreso imbrattare gli abiti altrui, noi oggi, grazie ad un dispositivo cerotto, saremo in grado di produrre energia attraverso il sudore dei polpastrelli. A dichiararlo è stato un team di ingegneri dell’Università della California di San Diego che hanno sviluppato una striscia sottile e flessibile che ricorda un cerotto appunto.

Dispositivo cerotto

Il dispositivo di cerotto può essere indossato sulla punta di un dito e genera piccole quantità di elettricità quando il dito di un individuo suda o preme su di esso. A differenza degli altri dispositivi  si umili, non è necessario sottoporsi a sessioni interminabili di allenamento per produrre sudore, perché il nuovo dispositivo cerotto è in grado di ricavare energia banche in condizioni di staticità.

Dispositivo cerotto: ecco le sue caratteristiche

La peculiarità di questo dispositivo alimentato dal sudore è che genera energia anche mentre chi lo indossa è addormentato o seduto. Questo è potenzialmente un problema importante per il campo dei dispositivi indossabili perché i ricercatori hanno ora capito come sfruttare l’energia che può essere estratta dal sudore umano anche quando una persona non si muove.

Dispositivo cerotto

Il dispositivo cerotto è il primo del suo genere, come ha affermato il co-primo autore Lu Yin, un dottorato di ricerca in nanoingegneria. studente presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering: “A differenza di altri dispositivi indossabili alimentati dal sudore, questo non richiede alcun esercizio, nessun input fisico da parte di chi lo indossa per essere utile. Questo lavoro è un passo avanti per rendere i dispositivi indossabili più pratici, convenienti e accessibili per la persona di tutti i giorni”.

Il dispositivo genera anche energia extra dalla leggera pressione delle dita, quindi anche attività come digitare, mandare SMS, suonare il piano o digitare il codice Morse possono diventare fonti di energia.

Prevediamo che questo possa essere utilizzato in qualsiasi attività quotidiana che coinvolga il tatto, cose che una persona farebbe normalmente al lavoro, a casa, mentre guarda la TV o mangia”, ha affermato Joseph Wang, professore di nanoingegneria presso l’UC San Diego, Jacobs School of Engineering e autore senior dello studio. “L’obiettivo è che questo indossabile funzioni naturalmente per te e non devi nemmeno pensarci.”

Il dispositivo ottiene gran parte della sua potenza dal sudore prodotto dai polpastrelli, che sono fabbriche di sudore 24 ore su 24. È un fatto poco noto che i polpastrelli sono uno dei punti che producono più sudore del corpo; ognuno è costituito da oltre mille ghiandole sudoripare e può produrre da 100 a 1000 volte più sudore rispetto alla maggior parte delle altre aree del corpo.

“Il motivo per cui ci sentiamo più sudati su altre parti del corpo è perché quei punti non sono ben ventilati”, ha detto Yin. “Al contrario, i polpastrelli sono sempre esposti all’aria, quindi il sudore evapora quando esce. Quindi, invece di lasciarlo evaporare, usiamo il nostro dispositivo per raccogliere questo sudore che può generare una quantità significativa di energia“.

Raccogliere il sudore da un’area così piccola e renderla utile ha richiesto un’ingegneria dei materiali innovativi, ha spiegato Yin. I ricercatori hanno dovuto costruire diverse parti del dispositivo per essere super assorbenti ed efficienti nel convertire le sostanze chimiche nel sudore umano in energia elettrica.

Yin ha lavorato a questo progetto con il dottorato di ricerca in nanoingegneria della UC San Diego. gli studenti Jong-Min Moon e Juliane Sempionatto, che sono gli altri co-primi autori dello studio, come parte di un team guidato da Wang, che è anche il direttore del Center for Wearable Sensors presso l’UC San Diego. Wang e il suo team sono stati i pionieri dei dispositivi indossabili alimentati dal sudore 8 anni fa. Da allora, si sono basati sulla tecnologia per creare modi nuovi e migliori per alimentare i dispositivi indossabili utilizzando fonti sostenibili, come gli stessi portatori e l’ambiente circostante.

Questa ultima tecnologia di raccolta dell’energia è particolarmente unica in quanto potrebbe servire come fonte di energia sempre e ovunque. Non ha le stesse limitazioni, ad esempio, delle celle solari, che funzionano solo alla luce del sole, o dei generatori termoelettrici, che funzionano solo quando c’è una grande differenza di temperatura tra il dispositivo e l’ambiente circostante.

Dispositivo cerotto: ecco come funziona

Dispositivo cerotto

Il dispositivo cerotto è una striscia sottile e flessibile che può essere avvolta intorno alla punta del dito come un cerotto appunto. Un’imbottitura di elettrodi in schiuma di carbonio assorbe il sudore e lo converte in energia elettrica. Gli elettrodi sono dotati di enzimi che innescano reazioni chimiche tra il lattato e le molecole di ossigeno nel sudore per generare elettricità. Sotto gli elettrodi c’è un chip fatto di quello che viene chiamato un materiale piezoelettrico, che genera energia elettrica aggiuntiva quando viene premuto.

Quando chi lo indossa suda o preme sulla striscia, l’energia elettrica viene immagazzinata in un piccolo condensatore e viene scaricata su altri dispositivi quando necessario.

I ricercatori hanno chiesto ad un soggetto di indossare il dispositivo su un dito mentre svolgeva attività sedentarie. Da 10 ore di sonno, il dispositivo ha raccolto quasi 400 millijoule di energia, abbastanza per alimentare un orologio da polso elettronico per 24 ore. Da un’ora di digitazione casuale e clic del mouse, il dispositivo ha raccolto quasi 30 millijoule.

E questo è solo da un dito. I dispositivi di fissaggio sul resto della punta delle dita genererebbero 10 volte più energia, hanno dichiarato i ricercatori.

Utilizzando il sudore sulla punta del dito, che fuoriesce naturalmente indipendentemente da dove ti trovi o da cosa stai facendo, questa tecnologia fornisce un guadagno netto di energia senza alcuno sforzo da parte dell’utente. Questo è ciò che chiamiamo il massimo ritorno energetico sull’investimento“, ha affermato Wang.

Confronta questo con un dispositivo che raccoglie energia mentre ti alleni”, ha spiegato Yin. “Quando corri, investi centinaia di joule di energia solo affinché il dispositivo generi millijoule di energia. In tal caso, il tuo ritorno energetico sull’investimento è molto basso. Ma con questo dispositivo, il tuo ritorno è molto alto. Quando dormi, non lavori. Anche premendo un solo dito, investi solo circa mezzo millijoule”.

In altri esperimenti, i ricercatori hanno collegato il loro raccoglitore di energia a un sistema elettronico costituito da un sensore chimico collegato a un piccolo display a bassa potenza, che mostra una lettura numerica dei dati del sensore. È stato sufficiente premere l’energy harvester 10 volte ogni 10 secondi o semplicemente indossarlo sulla punta del dito per due minuti per alimentare sia il sensore che il display. In un esperimento, i ricercatori hanno collegato il loro dispositivo a un sensore di vitamina C che hanno sviluppato in laboratorio.

Gli esperti hanno chiesto a un soggetto di prendere una pillola di vitamina C e poi usare il sistema a dito per leggere il loro livello di vitamina C. In un altro esperimento, i ricercatori hanno dimostrato che il loro sistema potrebbe essere utilizzato anche con un sensore di sodio costruito in laboratorio per leggere il livello di ioni sodio di una soluzione di acqua salata.

Il nostro obiettivo è renderlo un dispositivo pratico“, ha affermato Yin. “Vogliamo dimostrare che questa non è solo un’altra cosa interessante che può generare una piccola quantità di energia e poi il gioco è fatto: possiamo effettivamente utilizzare l’energia per alimentare elettronica utile come sensori e display”.

A tal fine, il team sta apportando ulteriori miglioramenti al dispositivo in modo che sia più efficiente e durevole. Gli studi futuri includeranno la sua combinazione con altri tipi di raccoglitori di energia per creare una nuova generazione di sistemi indossabili autoalimentati.

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