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Alcuni ricercatori della Georgia Tech University hanno sviluppato un nuovo tipo di generatore elettrico in piccola scala in grado di produrre corrente alternata (AC), attraverso un ripetuto “stretching” di particolari fili metallici in un substrato di plastica flessibile che può essere incorporato in quasi qualsiasi materiale. Si può parlare di un nuovo efficiente dispositivo piezoelettrico.
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Questo nuovo tipo di generatore piezoelettrico in grado di produrre fino a 45 millivolts convertendo quasi il 7% dell’energia meccanica applicata direttamente ai fili di ossido di zinco in elettricità. Una complessa matrice di questi dispositivi potrebbero essere utilizzati per caricare dispositivi a bassa potenza incorporati in dispositivi MEMS.
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I micro e nano-dispositivi elettronici saranno sempre più dipendenti da sensori e sistemi di generazione elettrica, così i generatori piezoelettrici potrebbero rappresentare un’economica e interessante alternativa alle batterie miniaturizzate e alle celle a combustibile utilizzate per la produzione di energia elettrica per numerosi sensori, smart tag, e dispositivi MEMS che si prevede invadano il mercato nel corso dei prossimi 20 anni.
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“Generatori piezoelettrici di così piccolissime dimensioni saranno in grado di essere utilizzati in dispositivi medici di rilevamento, per il monitoraggio ambientale, la difesa personale e la tecnologia elettronica”, ha spiegato il professor Zhong Lin Wang del Georgia Institute of Technology. Basso costo, bassa potenza, micro-sensori e micro-dispositivi potrebbero ridefinire la nostra vita nei prossimi 50 anni, nello stesso modo in cui i computer hanno modificato la nostra vita nel corso degli ultimi 50 anni. E questi dispositivi piezoelettrici a corrente alternata potrebbe contribuire seriamente a realizzare questa visione di numerosi sensori incorporati in svariati oggetti della vita quotidiana.
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Il piccolo dispositivo piezoelettrico a corrente alternata rappresenta la 4° generazione di dispositivi progettati per la produzione di corrente elettrica utilizzando le proprietà piezoelettriche di metalli come l’ossido di zinco raccogliendo l’energia meccanica dall’ambiente. L’anticipo della ricerca è stata presentato nella pubblicazione online della rivista Nature Nanotechnology. “Il nuovo dispositivo piezoelettrico ha risolto alcuni ostacoli apparsi nelle precedenti soluzioni”, spiega Wang. “Il nuovo progetto sarebbe più resistente, eliminando infatti il problema di infiltrazioni di umidità che comprometterebbero il filo dell’ossido di zinco. Da un punto di vista pratico, questo rappresenterebbe un davvero grande vantaggio”.
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Costruito con fili di ossido di zinco piezoelettrico di diametri da 3-5 micron e lunghezze da 200 a 300 micron, il nuovo generatore piezoelettrico è di maggiori dimensioni rispetto ai suoi simili per una più facile fabbricazione, ma come ha affermato Wang i prossimi sviluppo potrebbero rivedere un ridimensionamento del piccolo dispositivo. “Materiali di scala nanometrica non sono necessari per questo lavoro. Fibre più larghe permettono di lavorare meglio e sono più facili da utilizzare e per fabbricare dispositivi. Ma lo stesso principio si applica da una scala nanometrica”.
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Per aumentare la corrente elettrica prodotta, l’array piezoelettrico a corrente alternata flessibile potrebbero essere assemblati e collegati in serie. Vari strati di generatori piezoelettrici potrebbero anche essere assemblati e quindi essere integrati in capi di abbigliamento, scarpe, bandiere, decorazioni architettoniche o addirittura impiantati nel corpo umano per potere utilizzare la pressione del sangue o di altre parti organiche del nostro corpo. “Dispositivi che si basano su nanotecnologie per produrre energia elettrica potrebbero essere la base per una nuova industria”, spiega ottimista Wang “E utilizzare tecnologie come questa è davvero l’unico modo per costruire sistemi energetici indipendenti”.
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[ Links utili e approfondimenti ]
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