Avanço para tecnologias alimentadas pelo calor do corpo

LNLS
18/09/2018

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Um dos maiores desafios para o avanço de dispositivos embutidos a roupas e acessórios que sejam capazes, por exemplo, de continuamente medir e transmitir dados de sinais vitais, é a disponibilidade de energia, sem a necessidade de grandes baterias.

A partir dos chamados materiais termoelétricos – em que uma diferença de temperatura entre dois pontos do material cria uma corrente elétrica ou vice-versa – seria possível obter a energia elétrica utilizada pelo dispositivo a partir da diferença de temperatura entre a superfície do corpo humano e o ar ambiente.

A eficiência desses materiais é caracterizada pela grandeza chamada zT, que é diretamente proporcional à condutividade elétrica e à temperatura absoluta do material e inversamente proporcional à sua condutividade térmica. Assim, a obtenção de novos materiais com alto zT à temperatura ambiente e baixa condutividade térmica é um elemento chave para o desenvolvimento de uma nova geração de dispositivos vestíveis baseados no efeito termoelétrico pela recuperação de calor do corpo.

A maior parte dos materiais de interesse para o aproveitamento desse efeito termoelétrico são semicondutores, como é o caso daqueles à base do elemento químico Selênio (Se). Assim, J. A. Perez-Taborda e colaboradores [2] desenvolveram uma nova técnica para deposição de filmes finos por pulverização, chamada pulsed hybrid reactive magnetron sputtering, na qual é possível produzir filmes a base de selênio com alta cristalinidade e diferentes composições em poucos minutos.

Por meio dessa técnica, o grupo obteve [3] um novo filme fino de Ag2Se que apresentou, à temperatura ambiente, desempenho superior a materiais já utilizados em aplicações comerciais, além de ter a vantagem de ser composto por elementos químicos mais abundantes.

O alto valor de z1.2 para o filme obtido se explica pela baixa condutividade térmica (0.64 ± 0.1 m-1 K-1) proporcionada por sua nanoestrutura. Este avanço na fabricação de filmes finos de Ag2Se com alta eficiência termoelétrica abre novas possibilidades para dispositivos vestíveis, acoplados a roupas e acessórios, e outras tecnologias flexíveis como telefones celulares e computadores portáteis.

Os pesquisadores utilizaram as instalações da linha de luz XRD2 de difração de raios X do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) para caracterizar estruturalmente o material dos filmes finos.

[1] Crédito da imagem: Brother UK (Flickr), CC BY 2.0.
https://www.flickr.com/photos/brother-uk/31501281284.

[2] JA Perez-Taborla et al. Thermoelectric Films: Pulsed Hybrid Reactive Magnetron Sputtering for High zT Cu2Se Thermoelectric Films. Adv Mater Terchnol 2, 1700012 (2017).

[3] JA Perez-Taborla et al. High Thermoelectric zT in n-Type Silver Selenide films at Room Temperature. Adv Energy Mater 8, 1702024 (2017).

Como citar esta notícia científica: LNLS. Avanço para tecnologias alimentadas pelo calor do corpo. Saense. http://www.saense.com.br/2018/09/avanco-para-tecnologias-alimentadas-pelo-calor-do-corpo/. Publicado em 18 de setembro (2018).

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