“No futuro, queremos ser capazes de alimentar nossos aparelhos eletr�nicos sem que eles precisem utilizar uma bateria embutida”, conta, em entrevista ao Correio Braziliense, Jianliang Xiao, criador da tecnologia e professor-associado do Departamento de Engenharia Mec�nica da Universidade da Calif�rnia, nos Estados Unidos.
Para alcan�ar esse objetivo, o especialista e sua equipe utilizaram como principal aliado a polimina — um material que, devido � elasticidade, pode ser usado sobre a pele facilmente. Um pequeno quadrado de polimina � usado como base para a inser��o de uma s�rie de chips termel�tricos finos, todos conectados com fios de metal l�quido, para funcionarem como pequenos geradores. “� uma esp�cie de placa-m�e de computador que est� posicionada no topo do dedo, como se fosse uma joia”, ilustra Jianliang Xiao.
O pesquisador explica que, quando sai para correr, por exemplo, o corpo de uma pessoa se aquece, e esse calor se propaga para o ar frio ao redor. O novo dispositivo consegue capturar esse fluxo de energia em vez de desperdi��-lo. “Os geradores termoel�tricos est�o em contato pr�ximo com o corpo humano e podem usar o calor que, normalmente, seria dissipado no meio ambiente, isso tudo sem ter muito trabalho”, afirma.
Os testes iniciais foram animadores, mas, at� agora, a bateria biol�gica consegue armazenar uma quantidade muito pequena de energia: cerca de 1 volt para cada cent�metro quadrado de superf�cie do corpo que � coberta pelo dispositivo. A voltagem � bem menor do que a fornecida pela maioria das baterias, mas os criadores destacam que essa quantidade j� � suficiente para alimentar aparelhos eletr�nicos pequenos, como os rel�gios inteligentes. Pelos c�lculos, algu�m que fa�a uma caminhada r�pida pode usar um dispositivo do tamanho de uma pulseira esportiva comum para gerar cerca de 5 volts de eletricidade — quantidade bem maior do que muitas baterias de rel�gio conseguem armazenar.
Jianliang Xiao tamb�m enfatiza que n�o � dif�cil aumentar essa capta��o: basta adicionar mais blocos de geradores � solu��o tecnol�gica. “O que faremos � combinar unidades menores para obter um dispositivo maior”, resume. “� como juntar um monte de pequenas pe�as de Lego para fazer uma grande estrutura. Isso tamb�m oferece muitas op��es de personaliza��o.”
Pele eletr�nica
Os criadores da bateria biol�gica tiveram como inspira��o trabalhos em que foi desenvolvida a chamada pele eletr�nica — um dispositivo, tamb�m vest�vel, que consegue ajudar na cicatriza��o de queimaduras. Apesar de eficaz, essa tecnologia precisa estar conectada a uma fonte de energia externa para funcionar, o que dificulta seu uso. Com o novo anel, busca-se superar essa barreira. “Estamos tentando tornar nossos dispositivos mais baratos e confi�veis, ao mesmo tempo em que causam zero impacto ao meio ambiente. Fizemos isso com essa bateria e tamb�m adaptaremos a nossa pele artificial com o mesmo objetivo”, complementa Xiao.
Segundo o cientista, o anel pode se desfazer em uma solu��o especial, capaz de separar seus componentes eletr�nicos e dissolver a polimina rapidamente, facilitando o descarte. Ele reconhece que o design da bateria precisa ser aprimorado e acredita que a solu��o poder� chegar ao mercado em cerca de cinco a 10 anos. “Estamos procurando melhorar ainda mais o desempenho mec�nico e termoel�trico desse dispositivo e tamb�m enfrentaremos os desafios associados � produ��o em massa”, diz.
Christopher J. Bettinger, professor do Departamento de Engenharia Biom�dica e Ci�ncia dos Materiais da Universidade Carnegie Mellon, nos Estados Unidos, avalia que a estrat�gia escolhida � inteligente, mas ainda pouco explorada. “A convers�o termoel�trica, utilizada nesse aparelho, consiste na capta��o de energia por meio do calor e � uma abordagem extremamente interessante, mas que, at� agora, foi relativamente subutilizada. N�o temos muitas tecnologias que funcionam por meio desse esquema t�o interessante”, justifica.
Para Bettinger, se a bateria biol�gica se mostrar eficaz tamb�m nas pr�ximas an�lises, sua incorpora��o ao mercado n�o enfrentar� muitos obst�culos. “Outro ponto interessante desse aparelho � que s�o usados materiais e estruturas inteligentes relativamente baratas, o que contribui para a sua comercializa��o”, frisa. “Ter esse tipo de tecnologia dispon�vel far� com que muitos dispositivos eletr�nicos mais sofisticados surjam, todos eles com essa capacidade de se recarregar facilmente e de se desfazer no ambiente de forma mais r�pida e menos prejudicial.”
Bateria de �gua
As baterias de �on de l�tio est�o entre as mais populares, sendo usadas em aparelhos diversos, como laptops, telefones celulares e at� brinquedos. Por�m, apresentam um risco alto de seguran�a, j� que podem pegar fogo. Para evitar esse tipo de transtorno, pesquisadores americanos desenvolveram uma varia��o desse recurso tecnol�gico que funciona � base de �gua, o que o torna bem mais confi�vel. O novo dispositivo foi apresentado na revista especializada Nature Communications.
Para construir a bateria aquosa, os cientistas usaram um material chamado nanoliga de zinco-mangan�s, que permite a troca constante de el�trons e pr�tons, como ocorre tamb�m com o �on de l�tio, e � resistente � �gua. A estrutura foi constru�da com ajuda da tecnologia 3D. A equipe criou um pequeno ret�ngulo com o material, possibilitando a inser��o de �gua dentro da bateria.
Segundo os cientistas, o l�quido tamb�m ajuda na execu��o das rea��es el�tricas, que passam a ser desencadeadas com mais rapidez. “Nosso projeto proporciona uma bateria est�vel e de baixo custo, que utiliza a �gua como um de seus pilares para gerar energia e, dessa forma, evita poss�veis complica��es incendi�rias”, enfatiza, em comunicado, Xiaonan Shan, coautor do trabalho e professor-assistente de engenharia el�trica e de computa��o na Universidade de Houston, nos Estados Unidos.
An�lises pr�vias com um prot�tipo obtiveram resultados positivos. Os criadores adiantam que o design da nova bateria precisa ser aprimorado para que ela possa ser usada em qualquer tipo de eletr�nico. Tamb�m pretendem avaliar a efic�cia de poss�veis substitutos da nanoliga de zinco-mangan�s. “Nosso objetivo principal � transformar todas as baterias em recursos mais inteligentes e seguros e extinguir qualquer chance de acidente provocado por esses recursos t�o importantes para o nosso cotidiano”, afirma Shan.
Adesivo eletr�nico no pesco�o
Engenheiros da Universidade da Calif�rnia, nos Estados Unidos, desenvolveram um adesivo para monitorar a press�o arterial e os batimentos card�acos. Usada no pesco�o, a solu��o tecnol�gica tamb�m aponta os n�veis de glicose, �lcool e cafe�na do usu�rio — por isso, � considerada um dos primeiros aparelhos vest�veis que acompanham os sinais cardiovasculares e v�rios n�veis bioqu�micos no corpo humano ao mesmo tempo.
O pequeno adesivo eletr�nico � uma jun��o de v�rios sensores, todos desenvolvidos com a ajuda da nanotecnologia e unidos em uma pequena base de pol�meros el�sticos que podem se adaptar a pele. “Cada sensor fornece um tipo de informa��o relacionada a mudan�as qu�micas do organismo. Unir todos esses eletr�nicos em um uma esp�cie de fita vest�vel nos permite obter uma vis�o mais abrangente do que est� acontecendo em nosso corpo”, detalha, em comunicado, Lu Yin, principal autor do estudo, divulgado na revista Nature Biomedical Engineering.
Sem desconforto
Em testes, os participantes usaram o adesivo no pesco�o enquanto realizavam tarefas diversas, como exerc�cios em uma bicicleta ergom�trica, comer uma refei��o rica em a��car e ingerir bebidas alco�licas e l�quidos com cafe�na. As medi��es feitas pelo aparelho foram enviadas a um computador, e os dados obtidos se equipararam aos coletados por dispositivos de monitoramento comerciais. “Podemos obter muitas informa��es com essa tecnologia vest�vel sem causar desconforto ou interrup��es nas atividades di�rias das pessoas. Isso � uma grande vantagem”, enfatiza um trecho do estudo.
Segundo os cientistas, o aparelho ainda precisa ser aprimorado, mas eles acreditam que ele poder� ser muito �til principalmente para pessoas que sofrem com problemas de sa�de que exigem monitoramento constante. “Esse tipo de tecnologia seria uma importante ferramenta para indiv�duos com condi��es m�dicas como o diabetes. Tamb�m pode servir como um auxiliar no monitoramento remoto de pacientes, especialmente durante a pandemia da COVID-19”, ilustra Yin.