LANZHOU (CINA) (XINHUA/ITALPRESS) – Scienziati cinesi hanno compiuto progressi nello studio dell’effetto flessoelettrico nei materiali naturali da biomassa, osservando sperimentalmente una considerevole risposta flessoelettrica nel legno e ampliando la comprensione delle proprietà funzionali del legno, secondo l’Università di Lanzhou.
Condotto da ricercatori dell’Università di Lanzhou, lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications. I risultati forniscono un nuovo sistema di materiali e un supporto tecnico per lo sviluppo di dispositivi elettronici flessibili verdi e sostenibili e di sensori autoalimentati, ha affermato l’università.
L’effetto flessoelettrico indica il fenomeno di accoppiamento elettromeccanico in cui i materiali generano elettricità in presenza di gradienti di deformazione, ed è teoricamente ampiamente osservato in vari materiali solidi.
“Per dirla in modo semplice, è il fenomeno per cui i materiali generano elettricità quando vengono piegati. Si differenzia dall’effetto piezoelettrico, in cui i materiali generano elettricità quando vengono compressi, e tutti i materiali dielettrici presentano tale effetto, offrendo quindi ampie prospettive applicative”, ha detto Liu Shuhai, professore presso la Scuola di Materiali ed Energia dell’Università di Lanzhou.
L’effetto flessoelettrico è una proprietà elettromeccanica diffusa dei solidi, con prospettive di applicazione in diversi campi, come il rilevamento, l’attuazione e la raccolta di energia. È stato ampiamente studiato in materiali sintetici come cristalli, ceramiche e metalli, ma resta inesplorato nei biomateriali naturali come il legno.
“A causa della complessa struttura gerarchica del legno e di altri fattori che rendono difficile un’identificazione accurata, rilevare direttamente l’effetto flessoelettrico nel legno e in altri materiali naturali da biomassa è complicato”, ha detto Liu.
I ricercatori hanno amplificato il gradiente di deformazione nel legno attraverso la ricostituzione strutturale, combinando test elettrici con esperimenti di controllo per verificare la risposta flessoelettrica generata dal legno strutturale durante la deformazione per flessione.
Rispetto ad altri materiali flessoelettrici tradizionali, i materiali strutturali a base di legno dimostrano vantaggi unici, secondo Wang Jizeng, professore presso la Scuola di Ingegneria civile e meccanica dell’Università di Lanzhou.
“Il legno è ampiamente disponibile, rinnovabile e biodegradabile, e presenta strutture gerarchiche naturali, pareti cellulari orientate e abbondanti canali porosi, fornendo una base strutturale naturale per la regolazione del gradiente di deformazione e le risposte di accoppiamento elettromeccanico”, ha aggiunto Wang.
Lo studio mostra che il legno strutturale trattato con delignificazione e compressione mette in evidenza le caratteristiche verdi e sostenibili dei materiali da biomassa e dimostra anche la fattibilità di ottenere una funzionalizzazione elettromeccanica ad alte prestazioni dei materiali naturali da biomassa attraverso l’ingegneria strutturale.
I ricercatori hanno inoltre sviluppato un sensore flessibile autoalimentato a base di legno. Può convertire minuscole deformazioni causate dal movimento umano in segnali elettrici rilevabili senza una fonte di alimentazione esterna, consentendo la percezione in tempo reale dei movimenti articolari, come quelli delle dita e del polso, nonché di azioni sottili come le contrazioni muscolari.
“Il nostro studio indica che il legno strutturale può funzionare come materiale portante tradizionale e anche come unità funzionale centrale per l’elettronica flessibile verde e i componenti di sensori autoalimentati, con potenziali prospettive di applicazione in campi come l’elettronica indossabile, il monitoraggio della salute, l’interazione uomo-macchina e le bio-interfacce intelligenti”, ha detto Wang.
“I materiali flessoelettrici a base di legno evidenziano vantaggi in termini di rispetto dell’ambiente, sostenibilità delle risorse, adattabilità meccanica e integrazione funzionale. Forniranno nuove opzioni di materiali per lo sviluppo di dispositivi intelligenti verdi di nuova generazione”, ha aggiunto Wang.
(ITALPRESS).
