Faculdade de Ciências da Universidade do Porto
Pontapé de Saída
A transição da teoria para a prática é uma parte fundamental do projeto. Hoje, tivemos a oportunidade emocionante de visitar a Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, onde começamos a componente prática do projeto VoltInk. Neste artigo, compartilhamos a nossa primeira experiência nesse ambiente acadêmico estimulante e enriquecedor.
Descobrindo a Faculdade de Ciências
Sendo a primeira vez de todos na FCUP, estávamos todos a descobrir esta instituição. Fomos muito bem recebidos pela rececionista do Departamento de Física que se demonstrou muito disponível para nos guiar e orientar. Encontramo-nos com o Profº Drº André Pereira, pela primeira vez de forma presencial, que nos recebeu e reunimos para introduzirmos alguns conceitos e clarificar alguns pontos acerca do projeto. Feitas as introduções fomos desafiados a passar à componente prática. Daí fomos conhecer os laboratórios onde vamos trabalhar daqui para a frente, fomos apresentados a alguns alunos e investigadores da Faculdade e foi então altura de pôr mãos à obra e começar a demonstrar os nossos conhecimentos.
Trabalho de Laboratório
Após a pequena reunião inicial, o Professor André falou nos da tecnologia que já investigamos, a Piezoeletricidade, e também nos introduziu a numa tecnologia de “Energy Harvesting”, a Triboeletricidade. Depois de nos introduzir ao conceito, e fazer algumas demonstrações, o professor decidiu então deixar-nos à vontade nos laboratórios para experimentarmos o Oscilóscopio e depois começar com uma pequena experiência que nos fez perceber o fenómeno da Triboeletricidade. Com duas pequenas porções de folha de Nylon e Téflon fomos capazes de criar os picos de Formação de Energia que vão ser importantes no futuro dos produtos finais que advêm do trabalho de projeto VoltInk. Quarta-Feira lá estaremos para retomar o trabalho e continuar a dar vida ao Projeto!
Trabalho Experimental
Pequeno vídeo a demonstrar as nossas idas à Faculdade de Ciências da Universidade do Porto.
22 de Abril de 2024
No 2º dia de trabalhos experimentais na FCUP estivemos reunidos com a Mariana, membro integrante da InanoEnergy, que nos auxiliou bastante na caracterização dos materiais triboelétricos utilizados, neste caso o papel e o PET.
Começamos por cortar bocados de papel e de PET de diferentes áreas (2cmx1cm, 2cmx2cm, 2cmx4cm e 2cmx6cm), colocando fita de cobre na parte de trás de cada um dos materiais, funcionando como condutor, criando uma diferença de potencial em cada material após estes se polarizarem, visto que o papel tende a captar eletrões e o PET a perder eletrões após entrarem em contacto (efeito triboelétrico).
Após este procedimento, colocamos cada par de materiais da mesma área em 2 lamelas e e colamos cada uma numa ponta de um sistema pneumático, que fazia com que os dois materiais entrassem em contacto e gerassem diferença de potencial e corrente elétrica, que foram medidas em paralelo e em série, respetivamente, num circuito com uma resistência interna variável, que fizemos variar para descobrir qual era a ideal para a maior potência, no caso particular destes materiais a resistência para qual a potência (UxI) é máxima é 1x10⁷ Ω, com os dados obtidos fomos capazes de elaborar os gráficos I em relação a Resistência, U em relação a Resistência e Potência em relação à resistência, e foi a partir deste último que obtivemos o valor ideal.
Repetimos as medições para todas as áreas para a resistência ideal e construímos os respectivos gráficos da potência em relação à área e constatamos o facto de que quanto maior é a área de contacto maior é a potência gerada.
Os trabalhos deste dia fizeram-nos perceber que a concretização do projeto começa a ser visível e que a utilização do PET e do papel funcionam, mesmo sendo materiais mais “neutros”, que não se polarizam tão facilmente como o PTFE ou o Nylon, conseguiram, mesmo assim, gerar até 2.5 Volts, 8.5 nA e 21.25 nW, valores bastante positivos tendo em conta a tipologia destes materiais.
A fita de cobre, colocada na parte de trás de cada material, funciona como um eletrodo e a sua utilização permite gerar a diferença de potencial que procurámos obter com este sistema.
Movimentos mais repetitivos e intensos, quer com dedos quer com os materiais de escrita, permitiam atingir valores mais elevados nos picos de corrente e de diferença de potencial
O máximo de corrente e de diferença de potencial atingido não foi um valor suficiente para a aplicação que pretendemos, no entanto foram positivos tendo em conta este tipo de tecnologia.
No próximo dia 3 de maio, retornaremos à FCUP de modo a avançarmos no desenvolvimento do nosso trabalho de projeto e eventualmente superar os valores obtidos!
23 de abril de 2024
No passado dia 23 de abril, voltamos a visitar a FCUP, mais concretamente, as instalações da inanoenergy, de modo a dar continuidade ao desenvolvimento do nosso trabalho de projeto, a VoltInk, coma ajuda da Investigadora Mariana.
Uma vez que o nosso objetivo é, de momento, incorporar os triboelétricos no papel de modo a criar um caderno capaz de produzir energia elétrica, desenvolvemos um sistema semelhante ao referido caderno, recorrendo ao papel e ao PET, que são materiais com propriedades opostas tendo em contra as suas características triboelétricas.
De modo a criar este mecanismo, utilizamos os seguintes materiais: fita de cobre, papel, folhas de papel, fita-cola dupla face, fita de papel, régua, tesouras, tenaz, lamelas de vidro, caneta, lápis 3 marcador. Com o intuito de testar as propriedades triboelétricas deste sistema que criámos, incorporamo-lo num circuito, recorrendo a fios de ligação, crocodilos, díodos, placas retificadoras, a uma caixa de resistências, a um eletrómetro e ainda a um sistema pneumático.
Este “caderno” que criámos consiste num sistema onde o papel só contacta com o PET através do toque. De forma a evitar o contacto permanente entre os dois materiais, dobramos o papel em forma de leque e colamos com fita-cola dupla face em ambas as extremidades do mecanismo de modo a separar as duas superfícies.
Para medirmos a diferença de potencial e a corrente geradas montamos um circuito com uma caixa de resistências e o sistema, em paralelo e em série, respetivamente, para a resistência interna do sistema, cerca de 10 MegaOhms, onde a potência é máxima. Neste circuito também colocamos uma breadbord com placas retificadoras para que a diferença de potencial apenas tivesse picos positivos, visto que quando os materiais se deixam de tocar geram um pico negativo, a fim de se poder armazenar corrente contínua num condensador, o mote que nos guia no projeto.Testamos o contacto das superfícies dos materiais com os dedos, marcador, caneta e lápis, simulando o que aconteceria num caderno.
As variações na tensão e na corrente do circuito foram registadas recorrendo ao programa “Lab View”.
Estas variações nos valores da tensão e da corrente ocorriam quando manipulávamos o papel, recorrendo nomeadamente aos dedos e a material de escrita (o lápis, a caneta e o marcador).
Obtivemos os seguintes resultados tendo em conta as diferentes formas como manipulamos o papel do “caderno”.
A Atividade de hoje.
Em vídeo.
No passado dia 3 de maio, voltamos a visitar a FCUP, mais concretamente, as instalações da inanoenergy, de modo a dar continuidade ao desenvolvimento do nosso trabalho de projeto, a VoltInk, com a ajuda da Investigadora Mariana e do Professor André Pereira. Os trabalhos experimentais decorreram durante todo o dia.
O nosso objetivo principal para o dia de hoje era criar um género de protótipo, recorrendo ao PET e ao papel, do nosso caderno triboelétrico. A investigadora Mariana e o Professor André Pereira sugeriram que fizéssemos moldes diferentes de modo a criar diferentes formas nos materiais triboelétricos que utilizámos e que, seguidamente, foram revestidos com tinta de prata, e que nos iriam permitir testar as suas propriedades triboelétricas.
Durante a manhã, focamo-nos essencialmente na preparação dos moldes e durante a tarde, continuamos este processo e realizamos os testes.
Em primeiro lugar, imprimimos na plotter e em vinil os designs que tínhamos preparado e que serviram para colocar nos materiais triboelétricos, o papel e o PET. Revestimos seguidamente com tinta de prata, que funcionou como o nosso elétrodo. Mais tarde, e na realização dos testes, verificámos que era nos locais com tinta de prata que se verificavam maiores picos de corrente e de diferença de potencial.
Relativamente a estes designs, conseguimos criar três designs diferentes: um primeiro, mais simples, que ocupava a folha toda e outros dois que possuíam “blank spaces”, e verificámos, em termos de resultados, que o output não era significativamente diferente, apenas que o sinal gerado é um pouco menor se não estiver presente o elétrodo (tinta de prata) onde estão em contacto as superfícies triboelétricas.
Para criar os designs, recorremos a duas técnicas diferentes: para o acetato/PET, espalhamos a tinta de prata com recurso a uma espátula e levámos à estufa a 120º para que secasse; para o papel, utilizámos a técnica de screen printing, e também o levámos à estufa, para que a tinta de prata secasse.
Com os nossos moldes feitos, montámos um circuito com recurso aos dois materiais com propriedades triboelétricas opostas e, com recurso ao Lab View, testámos a variação dos valores da tensão e da corrente elétrica enquanto manipulamos os nossos protótipos, de
modo a obter portanto os desejados picos de corrente e tensão.
Obtivemos valores semelhantes àqueles que conseguimos na última ida à FCUP, isto é, valores de tensão que rondam os 2,5V e valores de corrente que rondam os microamperes.
Experimentamos com o papel stencil onde o design do eletrodo coincidia com o do PET e com o papel onde aplicamos o screen printing, e levou nos a concluir que a diferença não foi substancial, assim como os Spacers utilizados não tiveram impacto substancial em relação aos resultados, apenas consideramos que as lamelas se aproximam de um Spacer mais real, mais prático e esteticamente mais agradável, do que bocadinhos de acetato dobrados.
Os resultados que obtivemos permitiram-nos concluir que a concretização do protótipo é efetivamente viável e deram-nos, de certa forma, alguma segurança no que toca ao desenvolvimento do nosso projeto e aos resultados futuros.
Pode descobrir um pouco mais no vídeo, que encontra acima, que desenvolvemos para a atividade experimental deste dia.