Exercícios, dispositivos Wearable, suor e eletricidade
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E se você pudesse usar o corpo humano para alimentar dispositivos eletrônicos?
Um grupo de cientistas da Universidade da Califórnia, San Diego (UCSD), está fazendo exatamente isso.
Anúncio PublicidadeEm um artigo publicado na revista Energy & Environmental Science, os autores relataram sua recente invenção de um patch de pele flexível que gera eletricidade a partir de suor humano.
"É como uma bateria, mas o poder é gerado por um produto químico chamado lactato", disse Amal Bandodkar, primeiro autor do artigo, à Healthline.
Agora um colega pós-doutorado na Universidade Northwestern, Bandodkar completou recentemente um doutorado em nanoengenharia em UCSD.
Anúncio"O lactato no suor é basicamente consumido por este patch, que gera eletricidade que pode ser usada para alimentar outros dispositivos médicos", disse ele.
O patch exibe uma tensão de circuito aberto de 0. 5 volts e uma densidade de potência de quase 1. 2 miliwatts por centímetros ao quadrado.
Publicidade PublicidadeIsso representa a maior densidade de potência registrada até o momento para uma célula de combustível biodegradável. Na verdade, é quase 10 vezes mais poderoso do que os dispositivos passados.
Até agora, os desenvolvedores usaram o patch para alimentar um diodo emissor de luz (LED) e um rádio Bluetooth Low Energy (BLE).
No futuro, eles acreditam que ele pode ser usado para alimentar sensores projetados para monitorar a saúde e a aptidão dos usuários.
"Neste momento, temos todos esses sensores e sistemas portáteis que exigem baterias volumosas. E muitas vezes, o peso da bateria é muito maior do que o peso do dispositivo real ", explicou Bandodkar. "Mas o que você tem com este patch é um sistema de colheita de energia no corpo, que pode gerar eletricidade do seu corpo e usá-lo para alimentar outros sistemas wearable. "
Ao eliminar a necessidade de baterias volumosas, as células de biocombustíveis utilizáveis podem ajudar os especialistas a desenvolver dispositivos médicos menores e mais leves que podem ser usados no corpo e alimentados por ele também.
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Esticável o suficiente para a pele
Embora seja necessária mais pesquisa, este patch representa um desenvolvimento significativo no campo das células de biocombustíveis wearable.
Além de exibir alta densidade de potência, também é flexível o suficiente para se adaptar ao corpo humano.
Anúncio"Para tornar um dispositivo portátil, temos que torná-lo muito flexível ou mesmo esticável", disse Yue Gu, co-autor do artigo e estudante de doutorado de segundo ano na UCSD.
Caso contrário, o dispositivo quebraria sob a tensão de movimento.
Advertisement PublicidadePara criar um dispositivo flexível, os pesquisadores organizaram estruturas rígidas de nanotubos de carbono 3-D em uma configuração extensível de "ponte de ilha".
Neste projeto, as ilhas firmemente ligadas são conectadas por pontes serpentinas.
Quando são submetidos a movimentos, as pontes se desenrolam e se deformam.
AnúncioIsso permite que as pontes acomodem o estresse, limitando a tensão nas ilhas.
"Nós fomos capazes de incorporar muitos materiais celulares ativos de biocombustíveis nessas estruturas de nanotubos de carbono 3-D", explicou Bandodkar. "Então conseguimos colocar essas estruturas rígidas sobre essas ilhas isoladas. Então, mesmo quando o esticamos, nenhum desses trechos foi experimentado por essas estruturas. "
Publicidade Publicidade" Foi assim que conseguimos manter a densidade de alta potência, enquanto ainda possuímos as propriedades flexíveis flexíveis ", acrescentou o Bandodkar.
Esta abordagem inovadora permitiu aos pesquisadores criar uma célula de combustível biodegradável que pode gerar energia estável por dois dias, apesar do alongamento repetido.
De acordo com Gu, é o primeiro dispositivo que integra uma célula de biocombustível no design da ponte da ilha.
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A colaboração é chave
Para desenvolver um dispositivo como esse, o trabalho em equipe interdisciplinar é fundamental.
Os membros de três grupos de pesquisa diferentes da UCSD participaram desse projeto, incluindo grupos liderados pelos co-autores Joseph Wang, PhD; Sheng Xu, PhD; e Patrick Mercier, PhD.
"O grupo do Professor Wang tem experiência em fazer os componentes ativos da célula de biocombustível", explicou Bandodkar. "O grupo do professor Xu tem experiência em fazer essas estruturas de ponte de ilha macias e esticáveis. E o grupo do professor Mercier tem experiência em eletrônicos de baixa energia. "
No passado, pesquisadores desses grupos também trabalharam em outras tecnologias portáteis.
Por exemplo, Bandodkar, Wang e colegas desenvolveram previamente sensores similares a tatuagens projetados para monitorar os níveis de eletrólitos e glicose.
Agora eles estão interessados em saber se o patch de pele de células de biocombustível pode ser usado para alimentar tais sensores.
"Quando estávamos trabalhando nesse tipo de coisas, a bateria sempre é um problema", disse Bandodkar. "Agora, o que queremos fazer é usar essas células de biocombustíveis para alimentar sensores químicos. Isso é algo que estamos no processo de exploração. "
Através de sua colaboração interdisciplinar, os criadores do patch de pele celular de biocombustíveis ajudam a encaminhar o campo de sensores e sistemas de saúde portáteis.
