Scoperto un metodo che sfrutta il principio dell’elettricità statica prodotta quando si strofina un palloncino sui capelli.
Una delle maggiori sfide che la società attuale deve affrontare è lo sviluppo di tecnologie in grado di ricavare in modo efficiente rinnovabili da fonti alternative a zero emissioni.
Negli ultimi dieci anni, i nanogeneratori triboelettrici (TENG) si sono affermati come una soluzione a basso costo su piccola scala.
Elettrizzazione per strofinio (Effetto Triboelettrico) – L’esempio di un palloncino con i capelli
Quando si strofina un palloncino contro i capelli, gli elettroni sono trasferiti tra i due materiali a causa del contatto e dello sfregamento. I capelli perdono elettroni e diventano positivamente carichi, mentre il palloncino li acquista e si carica negativamente. Poiché cariche opposte si attraggono, i capelli si sollevano verso il palloncino.
Meccanismo dei Nanogeneratori Triboelettrici (TENG)
I TENG adottano lo stesso principio per produrre elettricità. Sono dispositivi in cui due materiali dissimili (per legami chimici, struttura meccanica o topografia superficiale) si caricano per effetto di attrito, adesione e separazione. Il trasferimento di carica induce una differenza di potenziale che può essere adoperata per alimentare piccole apparecchiature.
Il procedimento rimane oggetto di dibattito nella comunità scientifica. Fino a poco tempo fa, si pensava che per far verificare la triboelettrificazione, fosse necessario mettere a contatto materiali diversi, ad esempio vetro e seta o politetrafluoroetilene (polimero ampiamente commercializzato con nomi brevettati, tra cui Teflon) e polidimetilsilossano (PDMS o silicone). L’ipotesi è stata però smentita sia per i film che per i materiali granulari, favorendo applicazioni per rivestimenti antistatici e superfici funzionali.
Un team internazionale di ricercatori del Dipartimento d’Ingegneria Chimica della Vrije Universiteit Brussel, della Riga Technical University, del Royal Melbourne Institute of Technology e del MESA+Institute dell’Università di Twente ha trovato un nuovo metodo per generare elettricità usando piccole sfere di plastica.
Lo studio ha ideato un TENG innovativo basato su materiali granulari, in cui due elettrodi sono ricoperti da monostrati ordinati di microsfere polimeriche di PMMA, PS e resina MF, con diametri tra 0,5 e 10 µm. Questi strati vengono assemblati in meno di 20 secondi grazie a una tecnica di sfregamento senza l’uso di solventi su substrati rivestiti di fluorocarburo.
Le prestazioni sono state analizzate con esperimenti di contatto-separazione (CS), variando dimensione e materiale delle sfere. Si è osservato che, impiegando lo stesso materiale polimerico, le sfere di maggiori dimensioni tendono a caricarsi negativamente, mentre quelle più piccole acquisiscono carica positiva, come indicato da studi su film polimerici. Le particelle di MF si caricano sempre positivamente e mostrano la massima efficienza nell’accumulo di carica grazie al loro elevato modulo di Young. Inoltre, è stato osservato che la densità di carica superficiale aumenta significativamente quando uno degli elettrodi è ricoperto dalle sfere più piccole, caratterizzate da un modulo di Young maggiore, evidenziando l’influenza delle proprietà meccaniche e delle dimensioni sulla generazione di energia.
Fra le questioni da approfondire vi sono il controllo della dissipazione di carica e l’effetto combinato di dimensioni e proprietà meccaniche delle particelle.
L’autore principale dello studio, il dott. Ignaas Jimidar della Vrije Universiteit di Bruxelles, ha spiegato che piccole variazioni nella scelta dei materiali possono grandemente migliorare l’efficienza dei nanogeneratori triboelettrici, aprendo la strada ad applicazioni nella vita quotidiana, indipendenti dalle fonti energetiche tradizionali.
Le tecniche di autoassemblaggio colloidale hanno permesso di ottenere monostrati ordinati di particelle in pochi secondi, offrendo una soluzione economica e sostenibile per dispositivi TENG. La configurazione in strati granulari consente un controllo preciso sulla topografia e sull’area di contatto, potenziando il rendimento del generatore, mentre il metodo senza solventi ne aumenta la durata, favorendo applicazioni come tessuti intelligenti e sensori elettromeccanici.
Sebbene i risultati siano promettenti, sono necessari ulteriori progressi per integrazioni su larga scala.
RIPRODUZIONE RISERVATA – © 2025 SHOWTECHIES – Quando la Tecnologia è spettacolo™ – E’ vietata la riproduzione e redistribuzione, anche parziale, dell’articolo senza autorizzazione scritta. Se desideri riprodurre i contenuti pubblicati, contattaci.
Immagini: Ignaas Jimidar – Vrije Universiteit Brussel
Commenta per primo