Os nossos cientistas fazem avanços na tecnologia de materiais termoelétricos flexíveis. Filmes plásticos transformam-se em “convertidores de energia”

Jornalistas souberam do Instituto de Química da Academia Chinesa de Ciências que, com a colaboração de parceiros nacionais, a equipe do acadêmico Zhu Daoben e do investigador Di Zhong’an conseguiu desenvolver uma película termoelectricamente plástica com estrutura de múltiplos poros irregulares. Seu principal indicador de desempenho, o valor zT, ultrapassou 1,64, estabelecendo o recorde mundial de desempenho de materiais termoelectricos flexíveis na mesma faixa de temperatura, fornecendo suporte de materiais essenciais para o desenvolvimento de dispositivos vestíveis, refrigeração adesiva, sensores de Internet das Coisas e outras tecnologias.

Os materiais termoelectricos são os “magos da energia” capazes de converter energia térmica em elétrica e vice-versa, baseando-se nos efeitos físicos de Seebeck e Peltier, podendo gerar eletricidade e refrigerar sem combustível ou ruído. Por isso, têm grande importância na economia de energia e na área de energias verdes.

Os materiais termoelectricos flexíveis combinam flexibilidade e capacidade de dobrar, podendo ser aplicados na pele, roupas ou qualquer superfície curva, convertendo silenciosamente o calor residual ao redor em energia elétrica. Entre eles, os materiais que se ajustam ao corpo ou a superfícies curvas são ideais para reaproveitamento de calor residual, mas há muito tempo enfrentam o desafio de equilibrar alta condutividade elétrica com baixa condutividade térmica, resultando em valores zT muito inferiores aos materiais inorgânicos, o que limita sua aplicação prática.

Para superar essa dificuldade de “não se poder ter tudo ao mesmo tempo”, a equipe de pesquisa inovou ao criar uma estrutura dupla única de “poros desordenados e canais ordenados”. O material assemelha-se a uma esponja com poros de tamanhos e formas variados, enquanto os poros em escala nanométrica funcionam como moldes, ajudando as moléculas de polímero a se organizarem de forma altamente ordenada. Essa estrutura dificulta a transferência de calor, enquanto permite o transporte eficiente de elétrons, alcançando uma desacoplamento e uma melhoria conjunta na condução elétrica e térmica.

A equipe produziu esse material usando o método de “separação de fases do polímero”, compatível com processos de pulverização, permitindo uma fabricação em uma única etapa e reduzindo significativamente a complexidade de produção em relação às tecnologias anteriores. Essa nova película termoelectric plástica atingiu um valor zT superior a 1,5, um avanço histórico para materiais termoelectricos de polímero, estabelecendo o recorde mundial de materiais flexíveis.

No futuro, essa tecnologia tem amplo potencial de aplicação: uma diferença de temperatura de 5°C a 10°C entre o corpo e o ambiente já pode gerar energia elétrica significativa. Podemos imaginar cenários futuros, como: ao correr de manhã com um smartwatch, a energia do calor corporal carregando o dispositivo; no verão, uma película fina como papel aplicada na pele para proporcionar frescor; ou até incorporada às roupas como uma “bateria móvel”. Além disso, devido ao seu baixo custo de produção, essa tecnologia pode fornecer energia contínua para sensores na era da Internet das Coisas, e sua flexibilidade permite a aplicação em superfícies curvas, ampliando ainda mais suas possibilidades.

Essa conquista não só impulsiona a aplicação prática de materiais termoelectricos de polímero, como também aprofunda nossa compreensão das leis de conversão de calor em materiais macios, oferecendo um roteiro claro para pesquisas futuras. No futuro, plásticos comuns poderão se transformar em microgeradores, transformando o calor residual do dia a dia em energia valiosa.

(Origem: CCTV News)