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Este material genera electricidad cuando lo estrujas

Una nueva película orgánica ultra flexible produce energía cuando es apachurrada o doblada, y ahora sus inventores planean utilizarla para recargar baterías o dispositivos portátiles como el celular.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Los dispositivos electrónicos se han convertido en verdaderos ´vampiros´ de la energía eléctrica, y la industria tecnológica está cada vez más comprometida a crear sistemas más eficientes, y entre las soluciones prometedoras se encuentran los materiales triboeléctricos, capaces de generar electricidad a partir de un impulso mecánico aplicado en su estructura como golpes, fricción, dobleces o vibraciones.


Esta es precisamente una de las líneas de investigación seguida por científicos de la red de Laboratorios Federales de Suiza para la Ciencia y Tecnología de los Materiales (Empa), quienes después de varios años de trabajo han dado a conocer los primeros prototipos basados en una nueva clase de elastómeros flexibles que pueden producir electricidad al ser comprimidos manualmente.

Se trata de una película compuesta por polímeros piezoeléctricos que al recibir un impacto ocasionado por una fuerza mecánica, en este caso el retorcimiento de su estructura, tiende a excitar sus partículas para generar pequeñas cantidades de electricidad, las cuales podrían ser utilizadas para incorporarlas en botones de control, textiles para la confección de ropa inteligente, robots, o incluso en personas, para retroalimentar diversos microsistemas digitales como marcapasos, pequeños LEDs e incluso bioimplantes.

El secreto de esta tecnología radica en la polarización interna producida en los elastómeros al tiempo que son estrujados o enchuecados por una fuerza externa, un efecto que es utilizado en reproductores analógicos de sonido donde una aguja es guiada de tal forma que pueda generar vibraciones mecánicas. En los cristales piezoeléctricos, estas vibraciones son transformadas en impulsos que pueden ser amplificados para convertirlos en ondas sonoras.

El reporte del Emba explica que los actuadores dieléctricos con elastómeros son en realidad capacitores flexibles que se extienden cuando se cargan y están construidos a partir de una delgada película flexible recubierta con dos electrodos. Cuando es aplicado un voltaje, la película se extiende perpendicularmente en relación al campo eléctrico aplicado, y tiene la característica de ser reversible en su proceso tras la eliminación de dicho campo, cuando el elastómero se relaja y se contrae hasta encontrar su forma original.

"Nuestra investigación tiene el objetivo de desarrollar elastómeros con una permisividad aumentada y mejores propiedades elásticas para que puedan ser utilizados como actuadores controlados con pequeños campos eléctricos. Para este propósito, estamos sumamente concentrados en los Polisiloxanos químicamente modificados con grupos polares y combinados con nanopartículas conductivas polarizables", explicó la Dra. Dorina Opris, en su artículo de investigación.

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Cabe mencionar, que los efectos piezoeléctricos han sido por mucho tiempo un área activamente perseguida por la industria tecnológica, debido a su prematuro potencial demostrado durante su descubrimiento el pasado siglo, y desde entonces, se había creído que esta clase de energía era posible solamente utilizando cristales.

El material está compuesto de elastómeros, nanopartículas que reaccionan a cualquier energía mecánica aplicada para producir pequeños campos eléctricos.


Debido a que estos cristales son pesados y sólidos, sus aplicaciones son limitadas, sin embargo, los avances conseguidos por la Dra. Opris y su equipo de colaboradores han destapado nuevas oportunidades, ya que los efectos no solo dependen de los cristales sino de un material plástico compuesto por nanopartículas con propiedades elásticas y altamente conductoras.

El material que tiene propiedades similares a los elastómeros desarrollados por los científicos suizos, es el caucho, pero en el caso del prototipo del Emba, la silicona se utilizó como un elemento adicional para asegurar los efectos deseados.

Con el fin de obtener el material final, ambos compuestos fueron combinados para conseguir que se conectaran entre sí, y como resultado se creó una película delgada y maleable en la cual los restos polares de las nanopartículas son orientados de forma aleatoria.

Hasta el momento, los investigadores han identificado diversas posibles aplicaciones para su nueva película. Por ejemplo, afirman que podría usarse para construir sensores de presión que reaccionaran en caso de ser comprimidos, produciendo impulsos eléctricos fácil de interpretar por los dispositivos.

También se podría desarrollar un tipo de botón de control, o una piel para robots con el fin de dotarlos de sensibilidad artificial. Además, la película podría ser útil en la ropa para controlar actividades del usuario o generar electricidad a partir de sus movimientos corporales.

"Este material probablemente podría usarse incluso para obtener energía del cuerpo humano. Podría implantarse cerca del corazón para generar electricidad a partir de sus latidos", arguyó la Dra. Opris.

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