Rivoluzione energetica dalla Cina: creato l’elastico che trasforma il calore umano in elettricità. Addio batterie per smartwatch e device medici.

Un gruppo di ricercatori cinesi ha realizzato il primo elastomero (gomma) al mondo in grado di convertire in modo efficiente il calore corporeo in elettricità. Questa svolta tecnologica, pubblicata sulla prestigiosa rivista Science, potrebbe segnare la fine della dipendenza da batterie ingombranti e ricariche frequenti per un’intera generazione di dispositivi indossabili, dagli smartwatch ai sensori medicali.

Il team dell’Università di Pechino ha superato una barriera ritenuta finora insormontabile: combinare una vera elasticità con un’elevata efficienza nella conversione termoelettrica. “Fino ad oggi, tutti i materiali termoelettrici ad alte prestazioni riportati avevano ottenuto solo flessibilità, non vera e propria elasticità,” scrivono i ricercatori nel loro studio.

Il corpo umano come centrale elettrica

L’innovazione si basa sul principio termoelettrico, un fenomeno fisico per cui una differenza di temperatura tra due punti di un materiale genera una corrente elettrica. Se la macchina a vapore di Watt trasformava il calore dell’acqua in movimento, la nuova sfida della scienza dei materiali è sfruttare il gradiente termico, molto più piccolo, tra il corpo umano e l’ambiente circostante.

Il nostro corpo mantiene una temperatura costante di circa 37°C, mentre l’aria esterna oscilla solitamente tra i 20 e i 30°C. È proprio questa differenza che il nuovo materiale è in grado di catturare e trasformare in energia pulita e costante.

I materiali termoelettrici non sono una novità assoluta – le sonde spaziali li usano da decenni per produrre energia lontano dal Sole – ma le soluzioni esistenti erano rigide o perdevano drasticamente le loro proprietà se allungate.

“Siamo i primi al mondo a proporre il concetto di gomma termoelettrica,” ha dichiarato al South China Morning Post Lei Ting, scienziato dei materiali presso l’Università di Pechino e autore corrispondente dello studio. Il suo team mirava a un materiale che potesse piegarsi, allungarsi e aderire perfettamente alla pelle. “Questi dispositivi termici sono comodi da indossare e convertono in modo efficiente l’energia termica del corpo in energia elettrica con una minore dispersione di calore,” ha aggiunto. In teoria, se non danneggiato, il materiale potrebbe fornire energia all’infinito.

Un’innovazione nei materiali

Il progresso è stato ottenuto miscelando polimeri semiconduttori con gomma elastica, creando una rete di nanofibre che garantisce sia la conducibilità elettrica sia una straordinaria elasticità. Dopo uno specifico trattamento, il materiale ha dimostrato di potersi allungare fino a oltre l’850% della sua lunghezza originale. Se allungato del 150%, recupera oltre il 90% della sua forma, un comportamento paragonabile a quello della gomma naturale.

L’utilizzo di speciali agenti “droganti” ha ulteriormente potenziato le sue prestazioni, ottenendo a temperatura ambiente proprietà termoelettriche che competono con quelle dei tradizionali materiali inorganici, molto più rigidi e fragili.

Applicazioni che vanno oltre gli smartwatch

Le implicazioni di questa ricerca vanno ben oltre la semplice ricarica dei gadget. Lei Ting ha sottolineato che si aprono scenari in settori strategici come le comunicazioni in aree remote, dove un dispositivo potrebbe autoalimentarsi sfruttando il calore generato da un incendio.

Un altro obiettivo è integrare questa gomma intelligente direttamente nei tessuti. Un abbigliamento di questo tipo potrebbe non solo caricare un telefono in tasca, ma anche utilizzare fili semiconduttori per dissipare il calore corporeo verso l’esterno, agendo come un sistema di termoregolazione personale.

Il settore medicale rappresenta un altro campo di applicazione dirompente. I pazienti cardiovascolari, ad esempio, spesso devono indossare dispositivi di monitoraggio per settimane, alimentati da batterie pesanti. Il nuovo materiale potrebbe sostituirli con sensori leggeri e quasi invisibili, che traggono energia direttamente dal calore del paziente, migliorandone drasticamente la qualità della vita e l’efficacia del monitoraggio.  In futuro potremmo avere perfino sistemi che somministrano medicinali quando avvertono particolari situazione nel paziente.