L'energia è costantemente intorno alle persone nelle sue molteplici forme: alla luce del sole, al calore in una stanza e persino ai movimenti delle persone stesse. Tutta questa energia viene solitamente "sprecata" per la civiltà umana, ma può essere potenzialmente utilizzata per alimentare gadget mobili e indossabili, dai sensori biometrici agli orologi intelligenti. I ricercatori dell'Università di Oulu (Finlandia) hanno trovato un minerale con una struttura cristallina di perovskite, le cui proprietà gli consentono di estrarre energia da molte fonti diverse contemporaneamente.
Le perovskiti sono una famiglia di minerali, molti dei quali si sono dimostrati promettenti grazie alla loro capacità di estrarre simultaneamente uno o due tipi di energia. Uno dei membri di questa famiglia, ad esempio, può essere utile per convertire l'energia solare in elettricità. L'altro è più efficace nell'estrarre energia dai cambiamenti di temperatura e pressione che possono verificarsi durante il movimento. Sono chiamati, rispettivamente, materiali piroelettrici e piezoelettrici.
A volte, ovviamente, un tipo di energia non è sufficiente come fonte. Una certa forma di energia potrebbe non essere sempre disponibile - con tempo nuvoloso o quando una persona non è in movimento. Pertanto, i ricercatori hanno sviluppato dispositivi in grado di estrarre più forme di energia. Ma questi dispositivi richiedono materiali diversi che li rendono troppo ingombranti per essere utilizzati in dispositivi compatti.
The Applied Physics Letters ha pubblicato i risultati di uno studio di Yang Bai e colleghi dell'Università di Oulu. I ricercatori hanno studiato un tipo specifico di perovskite chiamato KBNNO, che è probabilmente in grado di estrarre varie forme di energia. Come tutte le perovskiti, KBNNO è un materiale ferroelettrico riempito con minuscoli dipoli elettrici, come le piccole frecce della bussola in un magnete.
Quando un materiale ferroelettrico simile a KBNNO subisce variazioni di temperatura, i suoi dipoli vengono spostati e quindi viene indotta una corrente elettrica. Anche la carica elettrica viene accumulata in base alla direzione del momento di dipolo. La deformazione del materiale porta al fatto che alcuni frammenti di esso attraggono o respingono una carica, che porta nuovamente alla generazione di corrente.
I ricercatori hanno precedentemente studiato le proprietà fotovoltaiche e ferroelettriche generali di KBNNO, ma questo studio è stato condotto a 200 gradi sotto lo zero e non si sono concentrati sulle proprietà di temperatura e pressione del materiale. Nel nuovo studio, Yang Bai osserva, per la prima volta, sono state valutate tutte queste proprietà del materiale, che appaiono a temperatura ambiente.
Gli esperimenti hanno dimostrato che mentre KBNNO è buono per generare energia dal calore e dalla pressione, non è buono come altri perovskiti. Forse la scoperta più impressionante dei ricercatori è stata la capacità di modificare la composizione del KBNNO per migliorarne le proprietà piroelettriche e piezoelettriche. Pertanto, è possibile "personalizzare" tutte queste proprietà e utilizzarle nel modo più efficiente possibile. Il giovane Bai ei suoi colleghi stanno esplorando la possibilità di migliorare KBNNO usando il sodio.
Yang Bai ha anche detto che spera di creare un prototipo di dispositivo che estrae energia da varie fonti l'anno prossimo. Il suo processo di produzione è semplice, quindi la tecnologia potrebbe essere commercializzata entro pochi anni dopo che i ricercatori avranno identificato il materiale migliore.
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Secondo Yang Bai, questa tecnologia può portare a uno sviluppo accelerato nelle aree dell'Internet of Things e delle città intelligenti, dove sensori e dispositivi che consumano energia possono avere accesso costante all'energia.
È probabile che tale materiale venga utilizzato nelle batterie dei dispositivi, aumentandone l'efficienza energetica e riducendo la necessità di ricariche frequenti. Un giorno, Yang Bai completa la sua narrazione, l'utente non avrà mai bisogno di caricare il suo gadget. Le batterie dei dispositivi compatti nel senso moderno possono generalmente rimanere nel passato.
Ma il fatto che sia stato trovato un modo teorico per fare a meno delle batterie nei gadget non significa né che i prodotti che utilizzano questa tecnologia appariranno presto, né che la tecnologia sarà mai implementata.
Ci saranno mai dispositivi indossabili e persino smartphone senza batterie, che sono abbastanza per l'energia che è nello spazio intorno, ma è persa, perché non esiste un metodo efficace per estrarla?
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OLEG DOVBNYA
