Mentre la Jeep rotolava, le sue luci a LED iniziarono a lampeggiare e spegnersi. Ma invece della batteria del giocattolo che alimenta le luci, come ci si potrebbe aspettare, un nanogeneratore sulle gomme della Jeep ha raccolto energia di attrito per alimentarle.
Sviluppato dagli ingegneri dell'Università del Wisconsin a Madison e all'Università di Zhengzhou in Cina, questo nanogeneratore potrebbe rendere le auto reali più efficienti. Posizionando gli elettrodi sulle gomme, gli scienziati hanno capito come catturare l'energia dal potenziale elettrico mutevole tra le gomme e la strada. Questo tipo di energia viene normalmente sprecato, ma i nanogeneratori consentono di raccoglierla e reindirizzarla verso la batteria dell'auto, hanno recentemente riportato sulla rivista Nano Energy .
"Sono piuttosto entusiasta di questo", afferma il leader del progetto Xudong Wang, professore associato di scienza dei materiali e ingegneria all'università.
Il nanogeneratore funziona secondo un principio chiamato effetto triboelettrico, spiega Wang. L'effetto triboelettrico è la carica che deriva dallo sfregamento di alcuni tipi di materiali. Lo shock statico che si ottiene dopo aver strofinato i piedi sul tappeto è un esempio, così come la carica che generano le gomme delle auto di gomma e le strade asfaltate quando vengono a contatto.
Il team di Wang ha sperimentato nanogeneratori, elettrodi che convertono l'energia meccanica in elettricità, da diversi anni. I ricercatori stanno posizionando le toppe degli elettrodi lunghe un pollice sulla superficie dei pneumatici dell'auto per imbrigliare l'energia e indirizzarla indietro verso la batteria dell'auto. Alla fine Wang vorrebbe vedere la tecnologia migliorare l'efficienza delle auto elettriche.
"Probabilmente possiamo migliorare il chilometraggio del 10 percento", afferma Wang. "Penso che tutte le auto elettriche lo vorranno."
Il progetto dovrà essere sviluppato ulteriormente prima che le case automobilistiche possano acquistare. I pneumatici per auto dovranno essere riprogettati in modo significativo per incorporare i nanogeneratori. Con il giocattolo Jeep, le toppe degli elettrodi erano semplicemente posizionate sulla superficie delle gomme. Ma in un'auto reale, questo posizionamento significherebbe che gli elettrodi sarebbero stati logorati quasi immediatamente. Wang prevede un design di pneumatici che integri gli elettrodi direttamente nei gradini. Ma questa è una grande revisione del design che richiederà tempo e denaro. Wang ha intenzione di lavorare con gli ingegneri per capire il miglior design dei pneumatici.
"Voglio progettare la configurazione e vedere qual è la massima efficienza che possiamo raggiungere", afferma Wang.
La jeep giocattolo con nanogeneratori sui pneumatici (UW-Madison College of Engineering) Wang pensa che i nanogeneratori saranno pronti per l'uso nel mondo reale nei prossimi dieci anni. I tempi esatti dipenderanno da quanto sia difficile progettare pneumatici diversi e da quali tipi di costruttori di veicoli siano maggiormente interessati ad applicare la tecnologia.
Ci sono molte diverse applicazioni per i nanogeneratori triboelettrici [TENGs], afferma Wang. La maggior parte della ricerca sui nanogeneratori viene effettuata in Europa o in Asia, dove i ricercatori stanno esaminando i TENG in una varietà di mezzi. Un team del Georgia Institute of Technology e due università cinesi ha sviluppato un nanogeneratore arrotolabile basato su carta per raccogliere l'energia delle onde sonore. Il nanogeneratore potrebbe essere inserito in un cellulare per raccogliere energia dalle voci umane. Un altro team ha sviluppato un nanogeneratore che può essere inserito in una scarpa per sfruttare l'energia del camminare. L'invenzione potrebbe potenzialmente alimentare piccoli componenti elettronici o potrebbe infine prestare la sua potenza alla rete. Un TENG trasparente appena inventato cattura la potenza dell'acqua che scorre. Potrebbe essere integrato nelle auto o nelle finestre di casa per sfruttare l'energia della pioggia, l'energia cinetica della pioggia che cade.
Per quanto promettenti siano i TENG, ci sono relativamente pochi scienziati americani che attualmente perseguono questo tipo di ricerca, afferma Wang.
"Gli investitori e il governo federale devono pensare di più ai [TENG]", afferma Wang. "Esistono molti modi diversi per risparmiare energia".
