Imagine que você está caminhando nas montanhas quando uma nevasca atinge. Apesar do seu casaco quente, a temperatura do seu corpo começa a diminuir. Mas não tenha medo. Sensores de temperatura no revestimento sentem que você está ficando mais frio, ativando elementos de aquecimento embutidos no tecido. Perfeitamente quentinho, você continua sua caminhada.
Soa como uma ideia inteligente, certo? Por que não é uma realidade? Em uma palavra, baterias. A tecnologia de baterias não avançou tão rapidamente quanto a tecnologia wearable, o que significa que wearables - smartwatches, rastreadores de fitness, sensores médicos incorporados em roupas - devem ser equipados com baterias volumosas ou conectados para carregar em intervalos frequentes.
Agora, os pesquisadores no Reino Unido têm um novo desenvolvimento que pode levar a uma solução: um dispositivo flexível feito de grafeno que pode ser impresso diretamente em quase qualquer coisa.
"Você pode imprimir as baterias em um substrato flexível como têxteis", diz Mohammad Nazmul Karim, um membro do Instituto Nacional de Grafeno da Universidade de Manchester. "E isso pode ser cobrado muito rapidamente".
Os dispositivos, recentemente descritos na revista 2D Materials, tecnicamente não são baterias, mas supercapacitores, que armazenam energia em suas superfícies por carga estática. Eles podem ser carregados com extrema rapidez em comparação com as baterias - em segundos, em vez de minutos ou horas - e não perdem seus recursos de armazenamento de energia ao longo do tempo, mesmo após milhões e milhões de cobranças.
Os supercapacitores desenvolvidos por Karim e sua equipe são feitos de grafeno, uma rede bidimensional de carbono com apenas um átomo de espessura. Os pesquisadores usaram uma técnica de impressão de tela básica para imprimir um supercapacitor flexível de tinta de óxido de grafeno em tecido de algodão. O tecido pode ser usado, esticado e até mesmo jogado na lavagem sem destruir as capacidades de carregamento do supercapacitor.
"Se você tem um pedaço de tecido e aplica grafeno nesse tecido, ele não apenas o torna condutor, mas também o torna mais forte", diz Karim.
O grafeno pode ser esticado até 20% maior que seu tamanho original sem quebrar. Esta é uma das razões pelas quais é considerada tão promissora para os wearables, que precisam se mover com o corpo.
O objetivo inicial da equipe é usar os supercapacitores de grafeno para sensores médicos: monitores cardíacos vestíveis, sensores de temperatura e sensores de EEG para monitorar o sono e outras atividades cerebrais. Isso pode acontecer em apenas dois ou três anos, estima Karim. Outros usos - roupas que cobrem seu celular, computadores portáteis, até a jaqueta estabilizadora de temperatura que descrevi - estariam significativamente mais longe na estrada.
A tecnologia wearable - de relógios inteligentes a rastreadores de fitness, câmeras vestíveis e sensores médicos incorporados em roupas - é um grande negócio. Uma análise recente da CCS Insight sugere que o setor valerá cerca de US $ 34 bilhões até 2020. Mas a cobrança tem sido um problema constante para os desenvolvedores de wearables. Ninguém quer tirar sua pulseira para carregar no meio do dia. Assim, a busca por melhores baterias e soluções alternativas de carregamento vem ocorrendo há anos. Muitas empresas apostaram no carregamento sem fio como a onda do futuro para wearables - você pode simplesmente entrar na sua cozinha e ter seu dispositivo carregado por um carregador sem fio na parede enquanto você prepara o jantar, sem precisar tirá-lo. Mas a tecnologia ainda está muito em desenvolvimento, e os consumidores demoraram a se acostumar com os carregadores sem fio relativamente lentos e caros no mercado até agora.
Karim adverte que o grafeno também não é uma bala de prata.
"Há muito hype em torno de grafeno, e precisamos ter cuidado", diz ele.
Um grande desafio é fazer grandes quantidades de grafeno de alta qualidade. É barato e fácil produzir grafeno de baixa qualidade, o que é bom para algumas aplicações. Mas a melhor qualidade do grafeno ainda é cara e trabalhosa para produzir, um problema que os pesquisadores estão trabalhando.
“Manter a alta qualidade do grafeno em uma quantidade escalável é um enorme desafio”, afirma Karim.
Outra desvantagem do grafeno é que ele não conduz eletricidade nem metais. Assim, enquanto os supercapacitores à base de grafeno são fortes e flexíveis, bem como relativamente amigáveis ao meio ambiente, os supercapacitores de prata ou cobre são mais condutores. Dependendo do uso, um ou outro pode ser preferível.
Então assista esse espaço. Em uma década ou duas, poderíamos estar descrevendo a nova jaqueta de inverno com grafeno supercapacitor, perfeita para a sua próxima viagem ao Himalaia.
