Potrebbe bastare una semplice variazione nella temperatura per ricaricare le batterie, di smartphone e altri dispositivi. È questa l'invitante promessa che arriva da Ya Yang, Yan Zhang e Zhong Wang dell'Istituto della Tecnologia della Georgia e dell'Accademia Cinese delle Scienze. I ricercatori sono infatti riusciti a sfruttare l'effetto piroelettrico per ricaricare una batteria.
Tale effetto descrive il fenomeno che fa cambiare la polarizzazione dei materiali in base alle fluttuazioni di temperatura. Gli scienziati hanno sfruttato tale effetto per creare un "nanogeneratore piroelettrico" (PENG, pyroelectric nanogenerator). Il potenziale è enorme, perché "il calore sprecato è una grande fonte di energia che si può recuperare", spiega Zhong Lin Wang. "Nel 2010 per esempio più del 50% dell'energia generata in tutti gli Stati Uniti andò persa in calore. Abbiamo la grande occasione di recuperarla usando la nanotecnologia".
Prototipo di generatore nanotecnologico
Nella maggior parte dei casi però non si può sfruttare l'effetto termoelettrico, che sfrutta un dispositivo con temperature diverse ai due estremi, perché ciò che varia è la temperatura ambientale, nel tempo. "In questi casi la scelta ricade sull'effetto piroelettrico, che descrive la polarizzazione spontanea in certi solidi anisotropici come risultato della fluttuazione nella temperatura", aggiunge il ricercatore, specificando che ci sono pochi studi a riguardo.
Il lavoro di questi ricercatori è importante perché sono riusciti a ottenere molta energia dall'effetto piroelettrico: ben 22 V e 430 nA da una sottile pellicola di PZT (titanato di zirconato di piombo), per una densità pari a 171 nA/cm2. Nell'esperimento la fluttuazione termica è stata pari a 45 gradi, a una velocità di 0,2 gradi al secondo; la pellicola di PZT misurava 21x12 mm, con un spessore di 175 micrometri. Con questi parametri sarebbe teoricamente possibile alimentare uno schermo LCD per circa 60 secondi con un solo impulso. Aumentando (raddoppiando) l'area della pellicola di PZT dovrebbe essere possibile ottenere una corrente ancora maggiore.
Potenzialmente quindi le variazioni della temperatura ambientale in una stanza potrebbero generare energia per i dispositivi che vi si trovano, anche per ricaricarne le batterie. "Nei luoghi dove viviamo le variazioni possono essere dovute a una corrente d'aria, a un motore, alla luce solare, al riscaldamento, all'uso dell'acqua calda e fredda e così via", afferma Zhong Lin Wang.
La temperatura intorno a noi in effetti cambia di continuo per le ragioni più svariate, e grazie a questa tecnologia potremmo avere le batterie sempre cariche a costo zero. Purtroppo però ci vorrà ancora molto prima che si realizzi questo bel sogno, e nel frattempo non possiamo far altro che avere pazienza e ricaricare ogni giorno il nostro smartphone. Lo studio completo sui PENG è disponibile in PDF a 35 dollari.