Dispositivi indossabili autoalimentati per la biomedicina: principi fisici, architetture e applicazioni dei PENGs e TENGs

Il presente elaborato si propone di trattare il funzionamento dei nanogeneratori piezoelettrici e triboelettrici, due metodologie per il recupero di energia dissipata dal corpo umano sperimentate in dispositivi indossabili a lungo termine, con l’obiettivo di soddisfare la necessità di alimentazione energetica costante. Dopo un’introduzione sullo stato dell’arte delle tecniche di energy harvesting per applicazioni biomedicali, il primo capitolo mostra come la conciliazione di particolari materiali che presentano l’effetto piezoelettrico e la modalità con la quale vengono assemblati in combinazione a elettrodi, possa dare vita a un sensore piezoelettrico, ovvero un sistema che converte una deformazione meccanica in tensione. Similmente il secondo capitolo spiega come i nanogeneratori triboelettrici sfruttano il fenomeno dell’elettrizzazione per contatto tra due superfici in diverse configurazioni per generare una differenza di potenziale e dunque una corrente elettrica attraverso l’area di contatto. Passando ad una prospettiva globale si rende necessario considerare anche i circuiti elettronici di supporto per la conversione del voltaggio generato da alternato a continuo e per l’innalzamento della tensione prodotta, così da rendere il segnale elettrico effettivamente sfruttabile. Sarà pertanto possibile trarre le conclusioni dell’analisi svolta lasciando aperte alcune possibilità, tra le quali l’utilizzo di sistemi ibridi utili per sensori multimodali.