Chip com micromáquina coleta energia do ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/05/2011

O MEMS é essencialmente um chip, que pode ser incorporado na placa de circuito impresso de qualquer aparelho, ou seja, o próprio aparelho coletaria a energia do ambiente, sem qualquer conexão externa. [Imagem: Nimo et al./SPIE]

O conceito de colheita de energia torna-se cada vez mais importante, à medida que os sensores wireless se espalham, cumprindo as mais diversas funções.

Apesar da miniaturização, os nós dessas redes de sensoresprecisam ser alimentados, ebaterias nem se longe são a solução mais adequada.

Surgiram então os coletores de energia, dispositivos capazes de transformar em eletricidade a vibração do meio ambiente - vibração gerada pelo vento ou por carros passando na rua, por exemplo.

Os nanogeradores piezoelétricos também estão nessa categoria.

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Energia vibracional

Agora, pesquisadores da Universidade de Furtwangen, na Alemanha, juntaram a ideia dos nanogeradores com as técnicas de fabricação da microeletrônica, para construir um microcoletor de energia vibracional 3D.

O 3D significa que o microgerador - chamado microcoletor vibracional eletrostático - consegue captar as vibrações vindas de qualquer direção e de qualquer sentido e transformá-las em eletricidade.

A segunda vantagem imediata é que o projeto permite que o microcoletor de energia seja escalado, ou seja, fabricado na dimensão apropriada para a quantidade de energia necessária para cada aparelho a ser alimentado.

O pequeno aparelho é um exemplo dos avanços permitidos pela tecnologia de fabricação dos MEMS, ou sistemas microeletromecânicos - o dispositivo é uma minúscula máquina, cujas peças móveis são construídas com tecnologias herdadas da fabricação de chips.

Isso leva à sua terceira vantagem: o dispositivo é essencialmente um chip-gerador, que pode ser incorporado na placa de circuito impresso de qualquer aparelho, ou seja, o próprio aparelho coletaria a energia do ambiente, sem qualquer conexão externa.

Força eletrostática

Uma peça central funciona como centro de massa. O movimento 3D é obtido com sistemas de fim de curso nos eletrodos ao longo do plano (eixos X e Y) e eixos suspensores na perpendicular (eixo Z).

O protótipo coleta vibrações de baixa frequência - menores do 150 Hz - usando eletretos para gerar o efeito eletrostático.

Mas o mesmo efeito eletrostático usado para gerar a energia pode ser a ruína dos MEMS: nas dimensões das micromáquinas, a força eletrostática costuma fazer as peças grudarem umas nas outras, impedindo o funcionamento do aparelho.

Os pesquisadores resolveram o problema criando um sistema de isolamento entre os eletrodos que capturam a energia e os eletrodos que a levam para fora do coletor.

Bibliografia:

A device for 3D energy harvesting
Antwi Nimo, Ulrich Mescheder, Bernhard Müller, Awad Saad Abou Elkeir
SPIE
Vol.: Published online
DOI: 10.1117/2.1201103.003593

Coletores de energia