Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH), na Coreia do Sul, utilizaram um método de otimização topológica para desenvolver um gerador termoelétrico que alcança eficiência de geração de energia 8,2 vezes superior à de dispositivos retangulares tradicionais fabricados com o mesmo material.
Projeto computacional substitui tentativa e erro
A termoeletricidade converte calor diretamente em eletricidade e é considerada uma alternativa promissora para aproveitar recursos térmicos naturais ou resíduos de processos industriais. Apesar dos avanços em materiais, a construção de um módulo eficiente depende de uma combinação complexa de fatores, como geometria, caminho do fluxo de calor, resistência elétrica, perdas de contato e condições reais de operação. Normalmente, essas variáveis são ajustadas experimentalmente, exigindo ciclos longos de prototipagem.
Para contornar essa limitação, a equipa liderada por Jungsoo Lee recorreu à otimização topológica, técnica que avalia simultaneamente todas as restrições do projeto e gera automaticamente a forma tridimensional mais adequada. O programa parte de um bloco inicial sem formato definido, calcula a distribuição ideal do material e sugere uma estrutura capaz de maximizar a diferença de temperatura, reduzir resistências elétricas internas e, ao mesmo tempo, minimizar perdas de contato.
Formas incomuns rendem desempenho recorde
Ao contrário dos dispositivos padrão, que habitualmente seguem um desenho retangular por facilidade de fabricação, o algoritmo produziu configurações inusitadas, incluindo versões em “I” e em ampulheta assimétrica. Segundo a POSTECH, tais geometrias seriam difíceis de imaginar apenas com base na intuição humana. Apesar do aspecto pouco convencional, os protótipos fabricados de acordo com as sugestões computacionais demonstraram ganho de eficiência significativo em testes de laboratório.
O gerador que obteve o melhor resultado controlou de forma precisa o fluxo térmico, concentrando a diferença de temperatura nas regiões críticas para a conversão elétrica. A estratégia também reduziu a resistência de contato entre as junções e limitou perdas ohmicas, fatores que tradicionalmente degradam o desempenho em módulos compactos.
Metodologia permite ajustes a cenários reais
Um dos pontos destacados pela equipe é a possibilidade de inserir parâmetros operacionais realistas diretamente no programa. Entre eles estão propriedades térmicas dos materiais, configurações de carga elétrica, gradientes de temperatura disponíveis e limitações físicas do ambiente onde o dispositivo será instalado. Dessa forma, o algoritmo evita soluções inviáveis na prática e entrega propostas prontas para produção experimental.
De acordo com o professor Jae Sung Son, coautor do estudo, o trabalho “vai além da busca por materiais de maior desempenho” ao mostrar que a otimização da geometria, alinhada às condições de uso, pode gerar saltos expressivos de rendimento. O grupo planeia agora incorporar ferramentas de inteligência artificial ao fluxo de projeto, com a expectativa de acelerar ainda mais a geração de alternativas estruturais e identificar correlações antes não percebidas.
Imagem: Tecnologia & Inovação
Impacto potencial em reaproveitamento de calor
Geradores termoelétricos de alta eficiência têm aplicações que incluem a recuperação de calor desperdiçado em motores, processos industriais, painéis solares e até calor corporal, possibilitando sistemas de alimentação autônoma para sensores vestíveis. A multiplicação por oito da eficiência, verificada em laboratório, amplia a viabilidade económica desses sistemas sem exigir materiais exóticos ou raros.
Embora a fabricação de geometrias complexas possa exigir técnicas avançadas, como impressão 3D ou usinagem de precisão, os autores do estudo sustentam que o ganho energético compensa o investimento adicional em produção. A abordagem também abre caminho para projetos personalizados, ajustados a fontes de calor com perfis de temperatura e espaço físico específicos.
Próximos passos da pesquisa
Com a prova de conceito validada, os cientistas pretendem testar a durabilidade dos novos formatos em ciclos térmicos prolongados e em ambientes externos, onde variações bruscas de temperatura e vibrações podem afetar a integridade dos módulos. Outra meta é estender o método a ligas termoelétricas modernas, capazes de operar em faixas de temperatura mais elevadas, e avaliar se o ganho geométrico se mantém.
A integração entre otimização topológica e inteligência artificial também está no horizonte do grupo, que prevê reduzir o tempo de cálculo e explorar espaços de design mais amplos. A expectativa é criar bibliotecas de soluções padronizadas, facilitando a adoção da tecnologia por fabricantes interessados em converter calor desperdiçado em eletricidade de forma mais eficiente.
O estudo, divulgado em maio de 2026, reforça a tendência de utilizar ferramentas computacionais avançadas para repensar dispositivos energéticos além dos limites impostos por desenhos tradicionais. Ao demonstrar que a forma do gerador pode ser tão decisiva quanto o material empregado, a pesquisa amplia as possibilidades de aproveitamento da termoeletricidade em escala industrial e doméstica.
