Come funziona Power Felt

Probabilmente hai avuto questa esperienza: sei in giro tutto il giorno e non hai avuto la possibilità di collegare il tuo iPhone , e proprio quando devi fare una chiamata o controllare la tua posta, vedi quel piccolo rosso icona che indica che la batteria sta per esaurirsi. È così frustrante che in realtà ti fa surriscaldare un po' sotto il colletto. Ma aspetta, forse questa è la soluzione. E se, invece di far saltare una guarnizione, potessi in qualche modo convertire il calore corporeo in eccesso in elettricità e usarlo per alimentare il tuo telefono o un altro dispositivo portatile?

In realtà hai già visto una variazione di questa idea prima, se sei un fan della trilogia cinematografica "Matrix", in cui una gigantesca rete di computer si alimenta assorbendo energia da legioni di esseri umani in coma e inconsapevoli. Non stiamo parlando di nulla di così inquietante, però. La produzione di energia termoelettrica su piccola scala, in cui il calore corporeo viene raccolto per alimentare dispositivi portatili, è un concetto che gli scienziati hanno esaminato abbastanza attentamente negli ultimi anni, poiché la nostra brama di portare in tasca gadget assetati di energia ha continuato a crescere .

Recentemente, i ricercatori del Center for Nanotechnology and Molecular Materials della Wake Forest University hanno dato una spinta alle prospettive di generazione di energia termoelettrica quando hanno sviluppato un materiale simile a un tessuto chiamato "power felt", che è in grado di sfruttare le differenze tra il calore di un oggetto e la temperatura ambiente per generare un carica elettrica [fonte: Neal ].

Un ricercatore che ha lavorato al progetto immagina di modellare una giacca in feltro elettrico e di usarla per alimentare un iPod, un'idea che suona piuttosto bene per gli appassionati di jogging nella stagione fredda. Ma il potere del feltro non deve essere solo contenuto in un indumento. Una maniglia della torcia avvolta nel feltro elettrico potrebbe essere un'ottima cosa da avere durante un'interruzione di corrente prolungata e un seggiolino per auto fatto con quella roba potrebbe assorbire energia dal tuo posteriore per alimentare i tuoi finestrini o la radio. E ci sono anche altre fonti di energia non umane che potremmo usarle per attingere, pure [fonte: Neal ].

Se sei perplesso su come il tuo corpo sudato possa alimentare un iPad in una calda giornata estiva, pensaci in questo modo: quasi tutta l'elettricità che gli esseri umani usano - circa 10 trilioni di watt - è generata rilasciando energia termica (di solito bruciando combustibili fossili per riscaldare l'acqua) e poi convertendo quel calore in energia meccanica. L'energia meccanica viene quindi utilizzata per avviare i generatori e produrre corrente elettrica. Questo metodo collaudato, chiamato generazione di energia termoelettrica , produce molta energia, indubbiamente. Ma spreca anche molta energia, perché il processo meccanico non è così efficiente nell'utilizzo del calore. In effetti, più della metà di quel calore fuoriesce semplicemente nell'atmosfera [fonte: Jacques ].

Sarebbe molto meglio, almeno in teoria, se potessimo trovare un modo pratico per generare elettricità direttamente dal calore stesso. Gli scienziati sanno da tempo che è possibile farlo, perché quando c'è una differenza tra la temperatura dell'ambiente circostante e quella di un oggetto, un materiale conduttivo tra i due può utilizzare quel contrasto per generare corrente elettrica, senza alcuna turbina o generatore meccanico. Questo è noto come effetto Seebeck [fonte: Timmer , Ozcanli ].

Il trucco per generare e raccogliere quell'elettricità non meccanica è trovare il giusto materiale conduttore. Da tempo i ricercatori costruiscono generatori termoelettrici diretti che utilizzano una lega metallica, il tellururo di bismuto e antimonio, che ha la capacità di generare elettricità dal calore. Ma quel materiale è costoso e non è poi così efficiente [fonte: DOE ].

Ecco perché tutti sono così entusiasti del feltro elettrico, che, nonostante il nome, non è in realtà un panno intessuto di lana, come quello che usano sui tavoli da biliardo. Invece, il power felt è costituito da fibre di plastica avvolte attorno a strutture minuscole - e con minuscole intendiamo un atomo di spessore - strutture chiamate nanotubi di carbonio, che sono davvero molto bravi a condurre l'elettricità. È anche potenzialmente economico da produrre, il che significa che potremmo usarlo ovunque [fonte: Neal , Zhang ].

Anche se sarebbe bello alimentare un iPad con il calore del tuo corpo, probabilmente non dobbiamo preoccuparci di essere schiavizzati per alimentare una gigantesca rete di computer come nei film "Matrix". Gli esseri umani sono una potenziale fonte di elettricità , ma abbastanza limitata. Un maschio adulto, ad esempio, potrebbe teoricamente essere in grado di generare da 100 a 120 watt di energia. Questo non illuminerà l'Empire State Building, ma potrebbe essere sufficiente per alimentare alcuni dispositivi elettronici personali: un laptop richiede circa 45 watt e un telefono cellulare richiede solo circa 1 watt per funzionare [fonte: Ozcanli ].

Detto questo, i ricercatori hanno ancora molta strada da fare prima di poter sfruttare una parte significativa del potenziale del nostro corpo per generare elettricità. Mentre l'idea del potere sentito è promettente, la versione dimostrativa iniziale ha solo la capacità di generare circa 140 nanowatt di succo [fonte: Zhang ]. Il malvagio agente Smith dei film "Matrix" sarebbe deluso, dal momento che è solo circa un miliardesimo di watt. Altri materiali conduttivi disponibili per convertire il calore corporeo in energia non funzionano molto meglio. Secondo una stima, tali dispositivi sono in grado di raccogliere circa lo 0,4% dell'energia termica del corpo e convertirla in elettricità. Ciò significa che se coprissi l'intero corpo con generatori termoelettrici, produrresti solo 0,5 watt di elettricità [fonte:

Tuttavia, probabilmente miglioreremo queste prestazioni nel tempo e svilupperemo contemporaneamente anche dispositivi elettronici che sono molto più efficienti nell'utilizzo dell'energia rispetto ai gadget di oggi. I ricercatori stanno già lavorando, ad esempio, per sviluppare sensori medici super efficienti dal punto di vista energetico che potrebbero dissipare il calore corporeo di un paziente. Ma il vero vantaggio della potenza percepita potrebbe derivare dall'usarla per catturare l'energia termica sprecata dalle nostre macchine. Una recente ricerca del Massachusetts Institute of Technology, ad esempio, indica che sfruttando il calore sprecato da laptop e telefoni cellulari, potremmo essere in grado di raddoppiare la durata della batteria. Rivestire i motori delle automobili e le pareti interne e i tubi delle centrali elettriche con il feltro elettrico potrebbe produrre una vasta fornitura di elettricità che non sapevamo nemmeno di avere [fonte: Chandler].

Sono un grande fan della fantascienza distopica e il film del 1999 "The Matrix", il primo della trilogia realizzata dai Wachowski, è uno dei miei preferiti. Ma per me, Matrix è davvero più una metafora per la nostra attuale fissazione in ogni momento di veglia con esperienze di intrattenimento sintetiche create da videogiochi e streaming video sul Web che non un progetto per un futuro reale. (In questo senso, potresti tracciare un parallelo con il romanzo di George Orwell, "Nineteen Eighty-Four", che alcuni dicono fosse davvero un avvertimento contro le tendenze totalitarie che l'autore vedeva in agguato sotto la democrazia costituzionale dell'Inghilterra del secondo dopoguerra.) A meno che non facciamo delle scoperte tecnologiche davvero sorprendenti che annullino le leggi della fisica come le comprendiamo ora, una rete di computer alimentata dall'assorbimento di energia da esseri umani in coma è solo una fantasia. Per una storia di Science Channel, ad esempio, una volta ho calcolato che se fosse possibile raccogliere 1,3 microwatt di energia da ogni persona sul pianeta, sarebbe sufficiente solo per far funzionare un set di altoparlanti per un home theater di fascia alta sistema.

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