Desde o século XIX, intrigou cientistas a ideia de aproveitar o movimento térmico dos átomos, conhecido como movimento browniano, para produzir trabalho útil. Embora o renomado físico Richard Feynman tenha lançado dúvidas sobre essa possibilidade em palestras nos anos 1960, uma equipe internacional de universidades, incluindo Arkansas, Stanford e Carlos III de Madrid, agora demonstrou que o grafeno, quando conectado a um circuito com diodos de resistência não-linear e capacitores de armazenamento, é capaz de efetivamente gerar energia a partir das flutuações térmicas.
O estudo rigoroso revelou que, ao carregar capacitores de armazenamento sem carga inicial, o sistema extrai energia do ambiente térmico, estabelecendo uma conexão entre o movimento browniano e a geração de eletricidade. Descobriu-se também que capacitores maiores têm maior capacidade de retirar carga do circuito, enquanto uma menor capacitância no grafeno permite uma taxa de carregamento inicial mais rápida e um tempo prolongado para descarga. Esses achados são notáveis, pois permitem desconectar os capacitores do circuito de coleta de energia antes que a carga seja perdida.
Além disso, a equipe demonstrou que o sistema está em conformidade com as leis da termodinâmica, validando sua eficácia e potencial para uma nova geração de tecnologias de geração de energia.
Inovação na Geração Energética: A Equipe Explora “Energia Térmica Não-Linear” Através do Grafeno
A recente descoberta de “energia térmica não-linear” deriva de pesquisas anteriores da mesma equipe, começando em 2016, quando identificaram as propriedades vibracionais singulares do grafeno e seu potencial para a captura de energia. Posteriormente, em 2020, conceberam um circuito com grafeno capaz de fornecer energia limpa e inesgotável para dispositivos pequenos e sensores.
A equipe avançou significativamente, não apenas em termos de rigor matemático, mas também em aplicação prática. Eles apresentaram um projeto de circuito que extrai energia do calor terrestre, armazenando-a em capacitores para uso posterior. Essa inovação é denominada “energia térmica não-linear”.
O professor Paul Thibado explicou que essa nova forma de energia é distinta, pois não requer gradientes de temperatura como fontes convencionais, como cinética, solar e acústica. A “energia térmica não-linear” existe em uma única temperatura, proporcionando uma fonte única e promissora de geração de energia.
Explorando Novos Horizontes: Coletor de Energia de Grafeno Aproveita Ondulações para Gerar Eletricidade
Um avanço notável teve início quando a equipe de pesquisa examinou o movimento dinâmico das ondulações em uma folha de grafeno, que se elevam e descem em resposta à temperatura ambiente. Essa notável flexibilidade, decorrente da espessura única do grafeno, serviu de base para o desenvolvimento do “Coletor de Energia de Grafeno”.
O dispositivo utiliza uma folha de grafeno carregada negativamente entre dois eletrodos de metal suspensos. À medida que o grafeno oscila, ele induz cargas opostas nos eletrodos, gerando uma corrente alternada. Com diodos conectados de maneira a permitir a passagem da corrente em ambos os sentidos, o circuito cria caminhos distintos que geram uma corrente pulsante. Essa corrente pulsante realiza trabalho em um resistor de carga, convertendo o movimento térmico do grafeno em eletricidade utilizável.
Os pesquisadores já estão colaborando com uma empresa emergente para lançar coletores de energia de grafeno no mercado de Internet das Coisas e sensores, visando substituir os nanogeradores triboelétricos atualmente em uso nesse espaço. Esse progresso notável é resultado da determinação e da abordagem diversificada de uma equipe dedicada, que desafiou convicções pré-existentes e explorou o potencial oculto da física em ação.
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