A tecnologia converte os movimentos do corpo humano – desde dobrar o cotovelo até movimentos sutis, como a pulsação no pulso – em eletricidade que pode ser usada para alimentar sensores de diagnóstico vestíveis e implantáveis.
Os pesquisadores descobriram que o efeito magnetoelástico, que é a mudança de quanto um material é magnetizado quando minúsculos ímãs são constantemente pressionados juntos e separados por pressão mecânica, pode existir em um sistema macio e flexível - não apenas um rígido.
Para provar seu conceito, a equipe usou ímãs microscópicos dispersos em uma matriz de silicone fina como papel para gerar um campo magnético que muda de força conforme a matriz ondula. À medida que a força do campo magnético muda, a eletricidade é gerada.
“Nossa descoberta abre um novo caminho para tecnologias práticas de energia, sensoriamento e terapêuticas que são centradas no corpo humano e podem ser conectadas à Internet das Coisas”, diz o líder do estudo Jun Chen. ”
Chen e sua equipe construíram um pequeno gerador magnetoelástico flexível (do tamanho de um quarto dos EUA) feito de uma matriz de polímero de silicone catalisada por platina e nanoímãs de neodímio-ferro-boro. Eles então o fixaram no cotovelo do sujeito com uma faixa de silicone elástica e macia. O efeito magnetoelástico que observaram foi quatro vezes maior do que configurações de tamanhos semelhantes com ligas metálicas rígidas.
Como resultado, o dispositivo gerou correntes elétricas de 4.27 miliamperes por centímetro quadrado, o que é 10,000 vezes melhor do que a próxima melhor tecnologia comparável.
Na verdade, o gerador magnetoelástico flexível é tão sensível que poderia converter ondas de pulso humano em sinais elétricos e atuar como um monitor de freqüência cardíaca à prova d'água com alimentação própria. A eletricidade gerada também pode ser usada para alimentar de forma sustentável outros dispositivos vestíveis, como um suor sensor ou um termômetro.
Tem havido esforços contínuos para fazer geradores vestíveis que coletam energia dos movimentos do corpo humano para alimentar sensores e outros dispositivos, mas a falta de praticidade tem impedido esse progresso.
Por exemplo, ligas metálicas rígidas com efeito magnetoelástico não se dobram o suficiente para se comprimir contra a pele e gerar níveis significativos de força para aplicações viáveis.
Outros dispositivos que dependem de eletricidade estática tendem a não gerar energia suficiente. Seu desempenho também pode ser prejudicado em condições de umidade ou quando há suor na pele.
Alguns tentaram encapsular esses dispositivos para impedir a entrada de água, mas isso diminui sua eficácia.
Os geradores magnetoelásticos vestíveis da equipe da UCLA, no entanto, testaram bem mesmo depois de serem encharcados em suor artificial por uma semana.