Fio de nióbio pode criar energia para wearables e roupas inteligentes
Uma das principais falhas com os eletrônicos vestíveis, como dispositivos de condicionamento físico, relógios de pulso inteligentes, monitores cardíacos e roupas inteligentes é que eles precisam de baterias para energia. Isso torna a tecnologia volumosa e os consumidores de wearables e roupas inteligentes não gostam disso.
Para que os wearables e roupas inteligentes sejam realmente úteis, eles precisam se conectar de alguma forma a outros dispositivos, como smartphones e Internet, para processamento e exibição de dados. Essa conectividade, porém, necessita de muita energia para transmitir dados, principalmente por Wi-Fi e à distância.
As alternativas até agora no mercado têm sido pesadas e volumosas, ou insignificantes que necessitam de recarga ou substituição frequente.No entanto, pesquisadores do MIT e do Canadá acham que chegaram a uma nova solução: fazer nossas próprias roupas criar a energia.
Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts – MIT e da Universidade da Colúmbia Britânica no Canadá dizem que é possível usar supercapacitores para suplementar ou substituir as baterias. E você deve ser capaz de criar supercapacitores em fios fortes e finos, que podem ser tecidos diretamente em tecidos usáveis.
Supercapacitores são uma alternativa à tecnologia de baterias. Eles usam um tipo de carga estática em vez de uma reação química. A aplicação de tensão carrega o capacitor. Uma grande vantagem em relação às baterias em geral é que os supercapacitores podem lidar com cargas e descargas frequentes em curtos períodos, o que é exatamente o necessário na tecnologia vestível. Uma desvantagem é que os capacitores mais pesados ​​que as baterias às vezes.
Os cientistas das duas universidades sugerem o uso de fios de nanofios feitos do elemento nióbio. Os nanotubos de carbono também foram usados, mas os pesquisadores dizem que o nióbio é melhor. "Os fios de nióbio têm maior capacitância e energia por volume, são mais fortes e 100 vezes mais condutores do que os fios de carbono e de grafeno", disse um dos cientistas, Seyed M. Mirvakili.
Alternativas como "nanotubos de carbono e grafeno mostraram resultados promissores, mas eles sofrem de condutividade elétrica relativamente baixa", diz Mirvakili.
Baterias com capacitores
A equipe diz que uma boa opção seria combinar baterias com os capacitores baseados em fios. A bateria seria usada para as funções de baixa potência a longo prazo e o capacitor para as rajadas de alta potência para comunicações. Dessa forma, a tecnologia aumenta o alcance do dispositivo ou reduz o tamanho, disse a equipe em um artigo separado do MIT publicado pelo Science Daily .
"Os consumidores são muito sensíveis ao tamanho dos dispositivos portáteis", disse Ian W. Hunter, do MIT, no artigo. Isso deve resolver isso. Os fios altamente flexíveis são cerca de um milésimo da largura de um fio de cabelo humano. E um bônus adicional é que o nióbio tem um alto ponto de fusão de quase 2.500 graus Celsius, então poderíamos vê-lo em futuras aplicações como equipamentos de proteção individual conectados à Internet.
O nióbio é um material abundante e amplamente utilizado, diz Mirvakili, por isso todo o sistema deve ser barato e fácil de produzir. No geral, os supercapacitores à base de nióbio podem armazenar até cinco vezes mais energia em um determinado volume que as versões de nanotubos de carbono. Além disso, o material é altamente flexível e pode ser tecido em tecidos, permitindo formas vestíveis pois os nanofios individuais de nióbio têm apenas 140 nanômetros de diâmetro ou cerca de um milésimo da largura de um fio de cabelo humano.
Essa pesquisa é muito significativa no desenvolvimento de tecidos inteligentes e futuras tecnologias vestíveis, demonstrando de forma convincente o impressionante desempenho dos supercapacitores de fibra à base de nióbio. Lembrando que o Brasil detém as maiores reservas de nióbio do mundo em Araxá/Minas Gerais.