O futuro promissor das máquinas que são movidas ao calor do nosso corpo
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15 de abril de 2014 @ 17:14
15 de abril de 2014 @ 17:46
Em descanso, o corpo humano irradia 100 watts de calor – calor que não faz nada além de abafar quartos cheios de gente. Mas o calor corporal pode ser convertido em eletricidade, e as novas tecnologias sempre estão melhorando este processo. Com a ascensão dos vestíveis, os dispositivos movidos ao calor corporal podem enfim se tornar realidade.
Em teoria, 100 watts devem ser o suficiente para alimentar uma lâmpada ou até mesmo um smartphone. Na prática, a tecnologia atual não consegue converter calor em eletricidade com essa eficiência, e você não provavelmente não gostaria de vestir um tecido termoelétrico da cabeça aos pés. Mas certamente estamos no caminho para desenvolver relógios de pulso e lanternas movidas a calor. Na verdade, isso já existe.
Como transformar calor em eletricidade
Uma breve explicação de como funciona a conversão de calor para eletricidade: ela ocorre devido a um fenômeno físico chamado efeito termoelétrico. Pense naqueles pequenos refrigeradores USB – eles usam o mesmo efeito, mas na direção oposta.
Material termoelétrico é feito de semicondutores dopados, como o telureto de bismuto ou telureto de chumbo. Quando há uma diferença na temperatura entre os dois lados do material, partículas carregadas começam a se mover da parte quente para a fria. Este movimento gera corrente elétrica – e, assim, eletricidade. Grande parte da eletricidade mundial é convertida por esses materiais termoelétricos.
Obviamente, encontramos alguns desafios ao usar a tecnologia de usinas de energia elétrica no corpo humano. Para começar, o efeito termoelétrico só funciona quando há um gradiente de temperatura, o que é fácil de se conseguir com vapor superaquecido. Mas quando o corpo humano, com seus 37 graus Celsius, encontra um dia quente de verão, temos um problema. Em dias frios, os atuais materiais termoelétricos conseguem gerar alguns miliwatt de potência a partir do calor humano.
Dispositivos movidos ao calor corporal de ontem e de hoje
Imagem via Roachman
O primeiro comercial de um gadget movido ao calor humano data de 1998, quando a Seiko vendeu 500 unidades da sua edição limitada de relógios de pulso Seiko Thermic. Todos eles foram vendidos em questão de meses. Wayne Lee, um entusiasta de relógios de pulso que mora na Malásia, chamou o Thermic um objeto "obrigatório para colecionadores têm paixão profunda por tecnologia maravilhosa."
Por mais que Lee tenha se mostrado animado com o Thermic neste review bem profundo, o fato dele viver na Malásia rapidamente ensinou a ele os limites da tecnologia:
No entanto, para ser sincero, eu não diria a ninguém próximo aos trópicos e que trabalha ao ar livre durante a maior parte do tempo para comprar esse relógio. Nesta tarde, quando entrei no meu carro que ficou exposto ao sol durante horas (não consegui encontrar uma vaga de estacionamento debaixo de sombra durante a manhã), um dos ponteiros parou de funcionar. Entrei em pânico e voltei para casa para checar o manual.
Lee diz que, já que é professor, passava mais de 10 horas por dia trabalhando em salas com ar-condicionado, então isso não era um problema para ele.
Pesquisadores que trabalham com dispositivos médicos estão muito interessados em aproveitar o calor corporal. Os pesquisadores belgas Vladimir Leonov e Ruud J.M. Vullers criaram um sensor de oxigênio no sangue e um dispositivo de eletroencefalograma. Este último, no entanto, exigia mais potência, e os voluntários se queixavam de que o material termoelétrico para transferência de calor era desconfortavelmente frio quando em contato com a pele.
Por mais que a tecnologia atual não seja perfeita, ela não é difícil de ser usada. No ano passado, uma estudante de 15 anos chamada Ann Makosinski criou uma lanterna LED movida ao calor corporal, o que fez com que ela fosse finalista de uma feira de ciências do Google. Ela conseguiu criar a lanterna usando placas Peltier, pequenos dispositivos que convertem calor em eletricidade através do efeito termoelétrico. Elas estão disponíveis por aí e custam apenas alguns dólares.
Você pode conferir um anel feito com essas placas Peltier, que acende usando o calor corporal.
Este anel tem seu mérito por poder ser feito em casa, mas é meio desajeitado e não é exatamente o mais prático dos dispositivos movidos a calor corporal. Claro, materiais termoelétricos do futuro precisarão ser mais eficientes e converter mais energia trabalhando com temperaturas mais altas, mas eles também precisam ser mais vestíveis.
Imagem cortesia por KAIST
Recentemente, pesquisadores coreanos encontraram uma forma de incorporar o material termoelétrico em fibra de vidro flexível, em vez de usar cerâmica ou alumínio. O vidro fino e flexível pode ser dobrado de acordo com as curvas do corpo humano, como nesta pulseira acima, que está sendo testada.
O Power Felt, para citar outro exemplo, é um tecido vestível desenvolvido por pesquisadores da Wake Forest University. Ele troca os semicondutores feitos de metal por nanotubos de carbono colocados em fibras de plástico. Envolvido por tubos, telhas ou no seu corpo suado, ele pode aproveitar calor que seria desperdiçado.
Atualmente, a quantidade de energia gerada pelo Power Felt é bem pequena – 140 nanowatt, ou "um milionésimo de energia que seu iPhone usa quando está inativo" – mas ele poderia ser bastante promissor, caso isso fosse consideravelmente melhorado. Roupas – uma interface entre nosso corpo quente e o ambiente frio – estão perfeitamente posicionadas para transformar as diferenças de temperatura em energia. A jaqueta mais legal do mundo, no futuro, poderá servir como carregador para o seu smartphone.