Pesquisadores da Sua­a§a estãoexplorando uma fonte de energia inesperada bem sob nossos panãs: pisos de madeira. Seu nanogerador, apresentado em 1º de setembro na revista Matter , permite que a madeira gere energia a partir de nossos passos. Eles também aprimoraram a madeira usada em seu nanogerador com uma combinação de um revestimento de silicone e nanocristais incorporados, resultando em um dispositivo que era 80 vezes mais eficiente - o suficiente para alimentar la¢mpadas LED e pequenos componentes eletra´nicos.

A equipe começou transformando a madeira em um nanogerador , imprensando dois pedaço s de madeira funcionalizada entre os eletrodos. Como uma meia que gruda em uma camisa recanãm-saa­da da secadora, as pea§as de madeira ficam eletricamente carregadas por meio de contatos e separações peria³dicas quando pisadas, um fena´meno denominado efeito triboelanãtrico . Os elanãtrons podem ser transferidos de um objeto para outro, gerando eletricidade. No entanto, háum problema em fazer um nanogerador de madeira.

"A madeira ébasicamente triboneutra", diz o autor saªnior Guido Panzarasa, lider do grupo na ca¡tedra de Ciência dos Materiais de Madeira localizado na Eidgena¶ssische Technische Hochschule (ETH) Za¼rich e nos Laborata³rios Federais Sua­a§os de Ciência e Tecnologia de Materiais (Empa) Da¼bendorf. "Isso significa que a madeira não tem tendaªncia real de adquirir ou perder elanãtrons." Isso limita a capacidade do material de gerar eletricidade, “então o desafio éfazer uma madeira que atraia e perca elanãtrons”, explica Panzarasa.

Para aumentar as propriedades triboelanãtricas da madeira, os cientistas revestiram uma pea§a da madeira com polidimetilsiloxano (PDMS), um silicone que ganha elanãtrons ao entrar em contato, enquanto funcionaliza a outra pea§a de madeira com nanocristais crescidos in situ chamados de imidazolato zeola­tico framework-8 (ZIF -8). ZIF-8, uma rede ha­brida de a­ons meta¡licos e moléculas orga¢nicas, tem uma tendaªncia maior de perder elanãtrons. Eles também testaram diferentes tipos de madeira para determinar se certas espanãcies ou a direção em que a madeira écortada poderiam influenciar suas propriedades triboelanãtricas, servindo como um andaime melhor para o revestimento.

Os pesquisadores descobriram que um nanogerador triboelanãtrico feito com abeto cortado radialmente, uma madeira comum para construção na Europa, teve o melhor desempenho. Juntos, os tratamentos aumentaram o desempenho do nanogerador triboelanãtrico: ele gerou 80 vezes mais eletricidade do que a madeira natural. A produção de eletricidade do dispositivo também ficou esta¡vel sob forças constantes por até1.500 ciclos.

Os pesquisadores descobriram que um prota³tipo de piso de madeira com uma área desuperfÍcie ligeiramente menor do que um pedaço de papel pode produzir energia suficiente para acionar la¢mpadas domésticas de LED e pequenos dispositivos eletra´nicos, como calculadoras. Eles acenderam com sucesso uma la¢mpada com o prota³tipo quando um adulto humano caminhou sobre ela, transformando passos em eletricidade.

“Nosso foco foi demonstrar a possibilidade de modificar a madeira com procedimentos relativamente ecola³gicos para torna¡-la triboelanãtrica”, diz Panzarasa. "Spruce ébarato e dispona­vel e tem propriedades meca¢nicas favoráveis . A abordagem de funcionalização ébastante simples e pode ser escalona¡vel em umnívelindustrial. a‰ apenas uma questãode engenharia."

Além de eficiente, sustenta¡vel e escalona¡vel, o recanãm-desenvolvido nanogerador também preserva as caracteri­sticas que tornam a madeira útil para design de interiores, incluindo sua robustez meca¢nica e cores quentes. Os pesquisadores afirmam que esses recursos podem ajudar a promover o uso de nanogeradores de madeira como fontes de energia verde em edifa­cios inteligentes. Eles também dizem que a construção em madeira pode ajudar a mitigar asmudanças climáticas , sequestrando CO 2 do meio ambiente ao longo da vida útil do material.

O pra³ximo passo para Panzarasa e sua equipe éotimizar ainda mais o nanogerador com revestimentos químicos mais ecola³gicos e fa¡ceis de implementar. “Mesmo que inicialmente tenhamos focado na pesquisa ba¡sica, eventualmente, a pesquisa que fazemos deve levar a aplicações no mundo real”, diz Panzarasa. "O objetivo final écompreender as potencialidades da madeira além daquelas já conhecidas e permitir que a madeira tenha novas propriedades para futuros edifa­cios inteligentes sustenta¡veis."