Mini-Bateria 3D Impressa Biodegradável: Energia Ecológica para Futuros Microdispositivos

O número de microdispositivos transmissores de dados aumentará drasticamente nos próximos anos. Todos esses dispositivos precisam de energia, mas o número de baterias teria um grande impacto no meio ambiente. Pesquisadores desenvolveram um mini-capacitor biodegradável que pode resolver o problema. A nova bateria consiste em carbono, celulose, glicerina e sal de cozinha e é fabricada usando uma impressora 3D.

O dispositivo de fabricação é uma impressora 3D comercial modificada que dispensa uma mistura de nano-fibras de celulose e nanocristalitos de celulose, mais carbono na forma de negro de carbono, grafite e carbono ativado. Para liquefazer tudo isso, os pesquisadores usam glicerina, água e dois tipos diferentes de álcool, bem como uma pitada de sal de cozinha para condutividade iônica.

Para construir um supercapacitor funcional a partir desses ingredientes, quatro camadas são necessárias, todas saindo da impressora 3D uma após a outra: um substrato flexível, uma camada condutiva, o eletrodo e, finalmente, o eletrólito. A coisa toda é então dobrada como um sanduíche, com o eletrólito no centro.

O mini-capacitor pode armazenar eletricidade por horas e já pode alimentar um pequeno relógio digital. Ele pode suportar milhares de ciclos de carga e descarga e anos de armazenamento, mesmo em temperaturas de congelamento, e é resistente a pressão e choque. Quando a bateria não for mais necessária, pode ser jogada no composto ou simplesmente deixada na natureza. Após dois meses, o capacitor terá se desintegrado, deixando apenas algumas partículas de carbono visíveis.

O material em gel não é apenas uma matéria-prima ambientalmente amigável e renovável, mas sua química interna o torna extremamente versátil. O supercapacitor poderia se tornar em breve um componente chave para a Internet das Coisas. Tais capacitores poderiam ser carregados brevemente usando um campo eletromagnético, por exemplo, e então fornecer energia para um sensor ou micro-transmissor por horas. Isso poderia ser usado, por exemplo, para verificar o conteúdo de pacotes individuais durante o envio. Alimentar sensores em monitoramento ambiental ou agricultura também é concebível — não há necessidade de coletar essas baterias novamente, pois poderiam ser deixadas na natureza para degradar.

O número de microdispositivos eletrônicos também aumentará devido ao uso muito mais generalizado de diagnósticos laboratoriais perto do paciente (testes point-of-care), que está atualmente em expansão. Pequenos dispositivos de teste para uso à beira do leito ou dispositivos de auto-teste para diabéticos estão entre eles.