• Articolo , 21 novembre 2008
  • Il micro piezoelettrico di 4a generazione

  • La micro elettronica arruola definitivamente i generatori piezoelettrici nella corsa al mercato del futuro. Dalla Georgia Tech University un dispositivo dalle dimensioni capace di sfruttare l’energia meccanica con una nuova efficienza

Il Georgia Institute of Technology spalanca le porte alla quarta generazione dei dispositivi piezoelettrici, gli apparecchi progettati per convertire l’energia meccanica in elettricità, attraverso un nuovo generatore “charge pump” flessibile dalle dimensioni microscopiche. Benché una taglia nell’ordine del micrometro non rappresenti una novità nel campo della piezo-tecnologia il dispositivo messo a punto dal professor Zhong Lin Wang e dalla sua squadra costituisce un’innovazione ricca di promesse per i sistemi MEM ( Micro Electro-Mechanical). Il nuovo generatore è in grado di produrre fino a 45 millivolt di corrente alternata convertendo quasi il 7% dell’energia meccanica applicata ai particolari fili metallici che ne costituiscono la matrice. La ricerca ha puntato per fili in ossido di zinco (ZnO), di diametro dai 3 ai 5 micron e lunghezze comprese tra i 200 i 300 micrometri, ed inseriti in un substrato flessibile di plastica riuscendo a venire a monte del principale ostacolo associato a questo tipo di materiale. Lo ZnO infatti è un composto solubile in acqua che richiede la presenza di una barriera protettiva contro l’umidità. Inoltre i primi generatori sviluppati dal team funzionavano attraverso il contatto a intermittenza tra nanofili in ZnO disposti verticalmente e un elettrodo o lo scorrimento meccanico di fibre rivestite con nanofili. I dispositivi erano tuttavia di difficile assemblaggio e il contatto meccanico richiesto a lungo andare ne determinava l’usura e di conseguenza una diminuzione dell’efficienza. La soluzione adottata dagli scienziati è stata realizzare le micro fibre in questione impiegando il metodo di deposizione fisica da vapore (PVD) a circa 600 gradi Celsius. Using an optical microscope, the wires are then bonded onto a polyimide film and silver paste applied at both ends to serve as electroAttraverso un microscopio ottico sono stati poi incollati su un film di poliammide e pasta d’argento, applicato a entrambe le estremità affinché funzionasse da elettrodi. The wires and electrodes were then encased in polyimide to protect them from wear and environmental degradation. Fili e elettrodi sono stati poi inseriti in un sottilissimo involucro di poliimmide per proteggerli da usura e degrado ambientale. Una qualsiasi distorsione o pressione meccanica ed ecco ottenere l’energia elettrica, ottenendo l’incremento d’efficienza sperato, ma come trade-off dimensioni leggermente superiori ai dispositivi simili.. Per aumentare la corrente elettrica prodotta, questi moduli piezoelettrici flessibili potrebbero essere collegati in serie o assemblati in vari strati per una successiva integrazione in capi di abbigliamento, scarpe, bandiere, decorazioni architettoniche o addirittura impiantati nel corpo umano.