Fenomeno conosciuto fin dall’antichità, l’effetto triboelettrico ora viene studiato con più attenzione perché potrebbe portare alla fabbricazione di nanogeneratori molto convenienti sia in termini di produzione elettrica che di economicità dei materiali.
Effetto triboelettrico, cos’è e come avviene
L’effetto triboelettrico, dal greco tribos, strofinio, ed elektron ambra, è un fenomeno appartenente al campo dell’elettrostatica, che consiste nel trasferimento di cariche elettriche a seguito dello sfregamento tra i due materiali, di cui almeno uno isolante.
Alcuni materiali, infatti, acquistano proprietà elettriche per attrito, cedendo o acquisendo elettroni di carica superficiali. Sperimentare l’effetto triboelettrico non è affatto difficile: i più comuni esempi sono conosciuti da tutti, come lo strofinare un palloncino su un tessuto lanoso per poi avvicinarlo alla parete, oppure ricevere una piccola scossa elettrica quando si cammina con le scarpe di gomma su superfici di pavimento sintetico e si tocca un oggetto di metallo, o ancora attrarre piccoli pezzetti di carta con una penna di plastica sfregata sulla lana.
Quello che può sembrare un fenomeno comune e “inutile” acquista ora invece grande importanza se può servire a generare corrente elettrica di consumo.
I primi generatori triboelettrici
Il tentativo di creare elettricità in maniera semplice e immediata attraverso l’effetto triboelettrico risale già alla metà del XVII secolo, quanto Otto Von Guericke si cimentò nell’invenzione di una macchina elettrostatica, sfruttando lo zolfo.
Seguirono poi gli esperimenti dei fisici Francis Hauskbee e Johann Heinrich Winkler, che si concentrarono sulle proprietà elettrostatiche del vetro, e ancora la macchina di Jesse Ramsden, vero e proprio generatore e separatore di cariche.
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TENG, una nuova tecnologia triboelettrica
Sebbene il meccanismo di produzione triboelettrica sia piuttosto semplice, incanalare e trasformare il movimento delle cariche in modo stabile e sufficientemente potente richiedeva costi troppo elevati. Fino a oggi, quando i ricercatori dell’Università dell’Alabama hanno messo a punto i TENG, nanogeneratori elettrici in grado di produrre corrente dai movimenti, siano essi del corpo umano, del vento o dell’acqua.
Questi dispositivi possono alimentare, ad esempio, led, apparecchi elettronici, sensori e così via.
E la parte migliore è la facilità di realizzazione: i TENG vengono infatti prodotti a partire da oggetti comuni e molto economici, come il nastro bioadesivo e i fogli di alluminio. Con la giusta pressione, infatti, lo strofinio tra i due materiali potrebbe generare una potenza di quasi 170 watt al metro quadro.
Le applicazioni della roadside energy harvesting
Un piccolo generatore di questo tipo può fornire energia a sufficienza per ricaricare il cellulare, semplicemente tamburellando sul touchscreen triboelettrico.
Un cerotto di silicone e oro, sviluppato a Singapore, si può applicare sulla pelle così che lo sfregamento riesca a illuminare una dozzina di led, perché lo strato epidermico cede volentieri elettroni di carica a questi due materiali.
In futuro, infine, potremmo sostituire i pavimenti delle nostre abitazioni e uffici con un generatore triboelettrico di pasta di legno, generando energia con il calpestio e gli spostamenti umani.
Applicazioni in grande di questo sistema e lo studio della pavimentazione in funzione della generazione di elettricità prendono il nome di roadside energy harvesting, “raccolta dell’energia a lato strada” letteralmente: una branca in forte espansione nel campo delle energie rinnovabili perché consente con una spesa contenuta di rivoluzionare il sistema di approvvigionamento dell’energia di “consumo quotidiano” senza modificare il paesaggio e senza interferire con la vita quotidiana delle persone.
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