I ricercatori dell’Università del Colorado Boulder hanno sviluppato un nuovo dispositivo indossabile a basso costo che trasforma il corpo umano in una batteria biologica.
Il dispositivo, descritto oggi sulla rivista Science Advances, è abbastanza elastico da poterlo indossare come un anello o un braccialetto. Attinge al calore naturale di una persona, utilizzando un minuscolo generatore termoelettrico per convertire la temperatura interna del corpo in elettricità.
“In futuro, vogliamo essere in grado di alimentare l’elettronica indossabile senza includere una batteria”, dice Jianliang Xiao, autore senior della ricerca e professore associato al Dipartimento di ingegneria meccanica Paul M. Rady presso L’Università del Colorado Boulder .
Il concept di termoelettrico indossabile
Sembra uscito dalla serie di film The Matrix, in cui una razza di robot riduce in schiavitù gli umani per raccogliere la loro preziosa energia organica. Xiao ei suoi colleghi non sono così ambiziosi (e meno male): i loro dispositivi possono generare circa 1 volt di energia per ogni centimetro quadro di spazio sulla pelle, meno voltaggio per area rispetto a quello fornito dalla maggior parte delle batterie esistenti, ma comunque sufficiente per alimentare dispositivi elettronici come orologi o fitness tracker.
Gli scienziati hanno già sperimentato dispositivi indossabili termoelettrici simili, ma quello di Xiao è elastico, può curarsi se danneggiato ed è completamente riciclabile. Questo lo rende un’alternativa più pulita all’elettronica tradizionale.
Ogni volta che usi una batteria, la stai scaricando e alla fine dovrai sostituirla. La cosa bella del nostro dispositivo termoelettrico è che puoi indossarlo e ti fornisce una potenza costante
Jianliang Xiao
La tecnologia a pelle
Il progetto non è il primo tentativo di Xiao di fondere l’essere umano con il robot. Lui ei suoi colleghi hanno già sperimentato la progettazione di “pelle elettronica”, dispositivi indossabili che assomigliano e si comportano in modo molto simile alla vera pelle umana. Anche quella “pelle di androide” però doveva essere collegata a una fonte di alimentazione esterna per funzionare.
E ora? L’ultima innovazione del team da una base realizzata con un materiale elastico chiamato poliammina. Gli scienziati quindi inseriscono un sottile chip termoelettrico accanto all’altro. Una rete di chip collegati tutti con fili di metallo liquido. Il prodotto finale sembra un incrocio tra un braccialetto di plastica e una scheda madre per computer in miniatura, o forse un anello di diamanti hi-tech.
“Il nostro design rende l’intero sistema estensibile senza introdurre troppa tensione sul materiale termoelettrico, che può essere davvero fragile”, ha detto Xiao.
Immaginate di essere fuori per fare jogging. Mentre vi allenate, il corpo si riscalda e irradia calore. Il dispositivo di Xiao cattura quel flusso di energia. Un mini generatore termoelettrico a stretto contatto con il corpo umano può usare questo calore che normalmente sarebbe dissipato nell’ambiente.
Un mattoncino termoelettrico
La modularità di questo sistema termoelettrico può variare aggiungendo o togliendo più blocchi di generatori. “Quello che possiamo fare è combinare queste unità più piccole per ottenere un’unità più grande”, dice Xiao. “È come mettere insieme un mucchio di piccoli pezzi Lego per creare una grande struttura. Ti offre molte opzioni per la personalizzazione”.
Xiao ei suoi colleghi hanno calcolato, ad esempio, che una persona che cammina a passo svelto potrebbe utilizzare un dispositivo delle dimensioni di un tipico braccialetto sportivo per generare circa 5 volt di elettricità, che è più di quanto molte batterie per orologi possono raccogliere.
I nuovi dispositivi sono resistenti quanto i tessuti biologici. Se un dispositivo termoelettrico indossabile si strappa, ad esempio, si possono pizzicare insieme le estremità rotte e si sigilleranno di nuovo in pochi minuti. E a fine ciclo il dispositivo può essere immerso in una soluzione speciale che separerà i componenti elettronici e dissolverà la base di poliammina: ognuno di questi ingredienti potrà essere riutilizzato.
