Esquema e fabricação do sistema de casa inteligente autoalimentado triboelétrico à base de madeira.

Foto da American Chemical Society

Com o aumento do uso de dispositivos de Internet das Coisas (IoT) e inteligência artificial, o desenvolvimento técnico de aplicativos de casa inteligente desempenha um papel cada vez mais importante na melhoria da qualidade de vida e saúde das pessoas. O componente-chave para configurar e executar sistemas domésticos inteligentes são dispositivos de detecção – para luz, temperatura, movimento, pressão, etc. – que são distribuídos pelo ambiente doméstico e funcionam como base para todos os sistemas de controle doméstico. Mas esses sistemas podem ter problemas de energia. Problemas que podem ser resolvidos com sensores baseados em madeira.

De acordo com uma reportagem do site NanoWerk, pesquisadores do Instituto de Nanoenergia e Nanosistemas de Pequim, da Academia Chinesa de Ciências, desenvolveram esses sensores. O relatório, baseado em um trabalho de pesquisa, Sistema de casa inteligente triboelétrico baseado em madeira flexível (WTSS), disponível através da American Chemical Society, os pesquisadores desenvolveram um sensor triboelétrico autoalimentado à base de madeira flexível para ser usado em casa inteligente sistemas. Os novos sensores superam as limitações dos sensores tradicionais, como vida útil limitada, alto custo e poluição ambiental ao usar baterias. O sensor fabricado à base de madeira tem inúmeras vantagens, incluindo leveza, baixa espessura, alta sensibilidade, flexibilidade e estabilidade.

De acordo com o relatório, a madeira balsa foi convertida em madeira flexível por uma estratégia de duas etapas envolvendo ebulição química em uma solução mista de NaOH e Na2SO3 seguida de prensagem a quente. A madeira flexível, com espessura de 0,1 mm, foi utilizada para a fabricação do dispositivo sensoriamento triboelétrico autoalimentado. Os pesquisadores destacam que o tratamento químico desempenha um papel vital na produção do WTSS.

As folhas de madeira flexíveis foram cortadas em tamanhos pequenos como a camada de eletrificação dielétrica. Em seguida, uma camada de filme de cobre do mesmo tamanho foi colada na madeira flexível como camada de eletrodo para fabricar o WTSS. Por fim, um fio de cobre foi anexado ao filme de cobre para uma conexão elétrica.

O mecanismo de detecção do WTSS é baseado no efeito de acoplamento da eletrificação de contato e indução eletrostática. A transferência de carga ocorre na interface de contato entre um filme de PTFE comercial e o filme de madeira durante o processo de aproximação e pressão.

O tamanho é um fator importante para determinar a tensão de saída, bem como a sensibilidade do WTSS. Para WTSSs com tamanhos diferentes (comprimentos laterais de 1 a 5 cm), sua tensão de saída é positivamente correlacionada com a área do objeto, que é atribuída às cargas de atrito induzidas por uma área de contato maior.

A equipe desenvolveu um sistema de controle de eletrodomésticos inteligente autoalimentado, integrando seu WTSS com móveis domésticos, um circuito simples de controle de sinal e alguns eletrodomésticos. Ao tocar o WTSS integrado ao móvel, um sinal de saída óbvio será gerado. Através do processamento de sinal e transmissão de sinal sem fio, os eletrodomésticos podem ser controlados remotamente.

Outra aplicação demonstrada pelos autores é um sistema inteligente de monitoramento de piso. Fabricados com materiais de madeira, os WTSSs podem ser facilmente integrados ao piso de madeira para realizar o comportamento de caminhada autoalimentado e o monitoramento da saúde. Quando as pessoas andam no chão, os sinais de tensão de saída correspondentes a cada posição de toque serão produzidos e coletados por meio de um método de aquisição de dados multicanal. Após o processamento e análise do sinal, várias funções, incluindo registro de características de marcha, rastreamento de caminho e monitoramento de segurança, podem ser realizadas simultaneamente.

Por Larry Adams

Fonte: Woodworkingnet