Salute

Il nanogeneratore: una fibra minuscola genera energia dalla circolazione sanguigna

Sabine Berger Autorin, Hemd & Hoodie

Un nanogeneratore flessibile realizzato a partire da nanotubi di carbonio sarà in grado di generare elettricità tramite il sangue che scorre nelle nostre vene.

L’acqua corrente è stata usata come fonte di energia per migliaia di anni. E fino all’inizio del XX secolo, l’acqua è stata normalmente usata per fornire l’energia meccanica ai mulini. Oggi viene impiegata principalmente per generare elettricità. Ora i ricercatori vogliono adottare questo principio e applicarlo in forma miniaturizzata nel corpo umano. Solo per fare un esempio, potrebbe essere usata per generare energia destinata ai dispositivi medici impiantati.

Un team di ricercatori dell’Università Fudan di Shanghai ha sviluppato un generatore di energia composto di fibre di nanotubi di carbonio che convertono in elettricità l’energia del sangue che scorre nelle vene di una persona. Con un diametro inferiore a un millimetro, le fibre presentano una struttura relativamente semplice: sono realizzate con un elemento di base in fibra di polimero avvolto in minuscoli tubi di carbonio. Questi filamenti sono denominati dagli scienziati “nanogeneratori fluidici a forma di fibra” (Fiber-Shaped Fluidic Nanogenerators, FFNG).

 Energia attraverso l’attrito superficiale

I nanotubi di carbonio non solo offrono un elevato livello di stabilità meccanica, ma presentano straordinarie proprietà elettriche: se vengono tenuti nell’acqua corrente o immersi ripetutamente dentro e fuori da una soluzione salina, la carica elettrica passa alla superficie del filamento, generando un gradiente elettrochimico. “L’elettricità deriva dallo spostamento relativo tra l’FFNG e la soluzione”, spiega lo scienziato Huisheng Peng.

Il movimento dell’acqua genera energia alla superficie del nanogeneratore.
Il movimento dell’acqua genera l’energia sulla superficie del nanogeneratore. Immagine: Wiley – Huisheng Peng(montaggio)

Il nanogeneratore non rappresenta il primo tentativo di sviluppare tecnologia in grado di produrre una corrente elettrica nei vasi sanguigni. Già nel 2011, alcuni ricercatori svizzeri hanno presentato una mini turbina potenzialmente utilizzabile per alimentare dispositivi come i pacemaker. Tuttavia, c’era un rischio significativo che la tecnologia potesse causare pericolosi coaguli di sangue, per cui non si è mai affermata.

Il nanogeneratore è in grado di alimentare dispositivi medici come i pacemaker.
Il nanogeneratore potrebbe alimentare dispositivi medici come i pacemaker.

Gli scienziati cinesi vogliono evitare tali effetti collaterali con la nanofibra. È così sottile e flessibile da poter essere adattata ai vasi sanguigni, con la garanzia di non causare nessun blocco. Inoltre il suo livello di efficacia è superiore al 20 per cento, più elevato di qualsiasi altra tecnologia del suo genere. Secondo gli scienziati, se venisse usato un substrato elastico come base per gli strati di nanocarbonio, sarebbe persino possibile sviluppare un FFNG estendibile. Affermano che questa soluzione potrebbe inaugurare un’altra serie di potenziali applicazioni innovative nel settore medico, come nei tessuti e nelle fibre elettronici.

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