Camminare su questi pavimenti di legno potrebbe alimentare le lampadine

Nel corso degli anni, gli scienziati hanno sviluppato tutti i tipi di modi inaspettati per generare elettricità, alcuni dei quali includono:

• Scienziati dell'UMass Amherst hanno capito come generare elettricità da nient'altro che l'aria che ci circonda. Hanno sviluppato un dispositivo chiamato 'Air-gen' o generatore alimentato dall'aria che utilizza una proteina naturale per produrre energia dall'umidità dell'aria.
• Un team di ricercatori della NUS Physics e della NUS Materials Science and Engineering ha sviluppato un dispositivo che sfrutta il buio delle ombre per generare elettricità.
• Gli ingegneri dell'Università di Glasgow hanno sviluppato una tecnologia che permette di alimentare i fitness tracker indossabili con il sudore, senza bisogno di batterie.
• Un gruppo di ingegneri della UC San Diego ha prodotto un abbraccio simile ad un aiuto per le dita che genera elettricità mentre l'utente dorme. Il dispositivo utilizza la notevole produzione di sudore dei polpastrelli, generando energia anche quando l'utente non si muove affatto. Chi lo indossa potrebbe anche dormire; quindi, il dispositivo può potenzialmente essere una fonte di energia per 24 ore. (È interessante notare che i polpastrelli sono uno dei punti più sudati del corpo. Di conseguenza, sono fabbriche di sudore 24 ore su 24 - ognuna delle quali è piena di oltre mille ghiandole sudoripare che possono produrre da 100 a 1.000 volte più sudore della maggior parte delle altre aree del corpo).

• Un team di ricercatori della Lancaster University del Regno Unito, guidato dall'ingegnere dei materiali professor Cesare Sangiorgi dell'Università di Bologna, ha sviluppato strade intelligenti incorporandovi dispositivi elettromeccanici che trasformano l'energia meccanica in elettricità quando vengono schiacciati dal traffico. La tecnologia può generare abbastanza elettricità da un tratto di strada di un chilometro in condizioni di traffico normale per illuminare circa 2.000 lampioni.
• Scienziati dell'Università di Perugia in Italia hanno sviluppato sensori intelligenti incorporati nel cemento usato per fare strade o ponti. Quando vengono piegati o deformati dal movimento delle auto sopra, i sensori cambiano la loro resistenza alla corrente elettrica - un fenomeno chiamato effetto piezoelettrico.

E ora, i ricercatori del Politecnico di Zurigo in Svizzera, dell'Università di Chongqing in Cina e della Northwestern University in Illinois stanno aggiungendo un'altra fonte di energia inaspettata a quella lista: i pavimenti in legno.

Per generare elettricità dai pavimenti in legno attraverso i nostri passi, i ricercatori hanno sviluppato un dispositivo di raccolta dell'energia, noto come nanogeneratore, che combina legno, silicone e nanocristalli incorporati. Secondo lo studio pubblicato su Matter, il dispositivo risultante può generare abbastanza energia per alimentare lampadine a LED e piccoli gadget.

Il team ha iniziato inserendo due pezzi di legno funzionalizzato tra gli elettrodi per trasformare il legno in un nanogeneratore. Quando vengono calpestati, i pezzi di legno si caricano elettricamente a causa del contatto e della separazione, un fenomeno chiamato effetto triboelettrico. Come risultato, gli elettroni possono trasferirsi da un oggetto all'altro, producendo elettricità.

Tuttavia, c'è un problema: il legno non ha una tendenza naturale a guadagnare o perdere elettroni, limitando il suo potenziale per generare elettricità. "Il legno è fondamentalmente triboneutrale. Significa che il legno non ha una vera tendenza ad acquisire o perdere elettroni. Quindi, la sfida è fare del legno che sia in grado di attrarre e perdere elettroni", ha spiegato Guido Panzarasa, l'autore senior dello studio.

Per affrontare questo problema, i ricercatori hanno rivestito un pezzo di legno con silicone che guadagna avidamente elettroni al contatto e hanno incorporato l'altro pezzo con ioni metallici e molecole organiche che aumentano la sua tendenza a perdere elettroni. Infine, questo trattamento è stato testato su varie specie di legno tagliate in diverse direzioni prima che il team determinasse l'opzione più efficace: l'abete tagliato radialmente.

Il team afferma che il trattamento ha permesso al loro legno di generare elettricità in modo 80 volte più efficiente del legno naturale e di fornire un output stabile sotto stress costante su 1.500 cicli. Applicato a un pezzo di pavimentazione delle dimensioni di un foglio A4, il materiale potrebbe generare abbastanza elettricità per alimentare lampade a LED, calcolatrici e altri piccoli dispositivi elettronici.

Durante i test, il prototipo di pavimento in legno ha acceso con successo una lampadina quando un adulto ci ha camminato sopra, trasformando i suoi passi in elettricità. Mentre questa è una notizia eccitante, va notato che questo era un prova di concetto, e ulteriore lavoro è necessario prima che il sistema possa essere scalato per uso industriale.

Panzarasa ha notato:

Il nostro obiettivo era dimostrare la possibilità di modificare il legno con procedure relativamente ecologiche per renderlo triboelettrico. L'abete rosso è economico e disponibile e ha proprietà meccaniche favorevoli. L'approccio di funzionalizzazione è abbastanza semplice, e può essere scalabile a livello industriale. E' solo una questione di ingegneria.

Inoltre, il nanogeneratore appena sviluppato mantiene l'aspetto caldo naturale e la durata dei pavimenti in legno, rendendolo un'opzione attraente per i designer di interni attenti allo stile degli edifici intelligenti. Successivamente, Panzarasa e il suo team affineranno il loro trattamento del legno per renderlo più ecologico e più facile da implementare mentre lavorano verso applicazioni commerciali.

Panzarasa ha aggiunto:

L'obiettivo finale è quello di capire le potenzialità del legno oltre a quelle già note e di abilitare il legno con nuove proprietà per futuri edifici intelligenti sostenibili.

I ricercatori prevedono che questi nanogeneratori di legno vengano utilizzati come fonti di energia verde nei futuri edifici intelligenti sostenibili, contribuendo a mitigare il cambiamento climatico attraverso il sequestro di CO2 nel corso della loro vita.