L'energia fatta a mano

Vi è mai capitato di prendere la scossa toccando qualcosa? Sicuramente si, ma non avreste mai pensato di utilizzare quell'energia per ricaricarvi il cellulare. Ora un gruppo di ricercatori del Georgia Institute of Technology ha studiato come sfruttare questo semplice fenomeno fisico—l'effetto triboelettrico—per sviluppare generatori portatili. In pratica, basta sfregare o far toccare due materiali diversi—un donatore e un accettore di elettroni—per produrre elettricità sufficiente ad alimentare il vostro smartphone.

“Il fatto che una carica elettrica possa essere prodotta tramite triboelettrificazione è risaputo,” spiega Zhong Lin Wang, a capo del gruppo di ricerca. Nel suo ultimo studio pubblicato su ACS Nano, il suo team ha descritto nel dettaglio il dispositivo, che può essere applicato anche al mouse tattile di un computer portatile.

“Noi abbiamo introdotto una tecnica di separazione tra i due materiali che produce una caduta di tensione—quando si staccano gli elettroni fluiscono da uno all'altro. In questo modo si genera un flusso di corrente che può essere utilizzata per alimentare una fonte esterna. Questo tipo di generatore può convertire qualsiasi stimolo meccanico in energia elettrica.” Infatti, come si vede nel video, la serie di LED si accende quando Wang batte per terra col piede.

Certo, non sarà necessario andare in giro tamburellando coi piedi come il coniglietto di Bambi. L'idea è quella di sfruttare fonti di energia meccanica che di norma vengono sprecate: i vostri passi quando camminate, la forza del vento, le onde del mare o persino il passaggio delle macchine per strada.

L'approccio semplice e pratico di Wang si riflette anche nella scelta dei materiali. Non c'è bisogno di costosi superconduttori: bastano carta, tessuti o bottiglie riciclate. Si può produrre corrente elettrica anche solo con il contatto tra l'acqua e una superficie di polimeri. I generatori possono essere fatti anche di materiali semi-trasparenti, il che ne consente l'uso in schermi video e touch.

Oltre a generare energia, la tecnologia sviluppata da Wang potrebbe essere utilizzata per sviluppare una nuova famiglia di sensori auto-alimentati. Dal momento che i generatori producono corrente quando vengono stimolati, si può sfruttare questa caratteristica per rilevare anche i più piccoli movimenti. Come spiega Wang: “Se una forza meccanica viene applicata ai generatori, questi producono corrente elettrica e tensione. Possiamo quindi misurarle come segnali elettrici per determinare l'entità dello stimolo meccanico. Simili sensori potrebbero essere impiegati per effettuare il monitoraggio del traffico stradale, degli impianti di sicurezza, ambientali e sanitari.”

Il gruppo di Wang ha già un piano per andare avanti, migliorando la portata dei generatori e la sensibilità dei rilevatori. Dall'inizio della ricerca a oggi, la quantità di energia prodotta da questi dispositivi è aumentata fino a oltre 300 watt per metro quadrato. All'inizio veniva accumulata in delle “maglie energetiche”, ora sono passati a costruire solette da scarpa, fischietti, pedali, tappeti, zainetti e boe che galleggiano sulle onde dell'oceano.

“È davvero semplice, e possiamo fare molto altro ancora,” promette Wang.