Este dispositivo portátil y elástico enciende un led con el calor de la piel
Investigadores desarrollan un ingenio electrónico flexible y ponible capaz de recolectar la energía del calor corporal y convertirla en electricidad para alimentar pequeños dispositivos electrónicos, como baterías, sensores y ledes.
Por Kiyomi Taguchi y Sarah McQuate
Mohammad Malakooti muestra cómo su dispositivo electrónico se adapta al brazo y usa el calor corporal para encender el led rojo.
Uno de los inconvenientes de las pulseras de fitness y otros dispositivos portátiles es que sus baterías acaban agotándose. Pero ¿y si en el futuro la tecnología para llevar puesta pudiera utilizar el calor corporal para tener una fuente de electricidad inagotable?
Investigadores de la Universidad de Whastington, en Estados Unidos, han desarrollado un prototipo electrónico flexible y duradero capaz de recoger la energía del calor corporal y convertirla en electricidad para alimentar pequeños dispositivos electrónicos, como baterías, sensores y ledes. Este dispositivo también es resistente: sigue funcionando incluso después de ser perforado varias veces y estirado dos mil veces, según un estudio publicado en la revista Advanced Materials.
«Tuve esta idea hace mucho tiempo —explica Mohammad Malakooti, autor principal y profesor adjunto de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Whastington. Y añade—: Cuando te pones este dispositivo en la piel, utiliza tu calor corporal para alimentar directamente un led. En cuanto te pones el dispositivo, el led se enciende. Esto no era posible antes».
Se adapta a la forma del brazo
Tradicionalmente, los dispositivos que utilizan el calor para generar electricidad son rígidos y quebradizos, pero Malakooti y su equipo han diseñado uno muy flexible y blando que puede adaptarse a la forma del brazo de una persona.
Este dispositivo se diseñó desde cero. Los investigadores empezaron con simulaciones para determinar la mejor combinación de materiales y estructuras del dispositivo, y luego crearon casi todos los componentes en el laboratorio.
Tiene tres capas principales. En el centro hay semiconductores termoeléctricos rígidos que hacen el trabajo de convertir el calor en electricidad. Estos semiconductores están rodeados de materiales compuestos impresos en 3D con baja conductividad térmica, lo que mejora la conversión de energía y reduce el peso del dispositivo.
Para proporcionar elasticidad, conductividad y autorregeneración eléctrica, los semiconductores se conectan con trazas de metal líquido impresas. Además, hay gotas de metal líquido incrustadas en las capas exteriores para mejorar la transferencia de calor a los semiconductores y mantener la flexibilidad porque el metal sigue siendo líquido a temperatura ambiente. Todo, excepto los semiconductores, se diseñó y desarrolló en el laboratorio de Malakooti.
El nuevo dispositivo tiene tres capas principales. En el centro hay semiconductores termoeléctricos rígidos que hacen el trabajo de convertir el calor en electricidad.
Además de los wearables o ponibles, estos dispositivos podrían ser útiles en otras aplicaciones, según Malakooti. Una idea consiste en usar estos dispositivos con dispositivos electrónicos que se calientan.
"Puedes imaginar pegarlos en dispositivos electrónicos calientes y usar ese exceso de calor para alimentar pequeños sensores —propone Malakooti. Y continúa—: Esto podría ser especialmente útil en los centros de datos, donde los servidores y los equipos informáticos consumen una cantidad sustancial de electricidad y generan calor, lo que requiere aún más electricidad para mantenerlos frescos. Nuestros dispositivos pueden captar ese calor y reutilizarlo para alimentar sensores de temperatura y humedad».
Sensanciones de frío y calor en realidad virtual
En palabras de Malakooti, «este enfoque es más sostenible, porque crea un sistema independiente que monitorea las condiciones mientras reduce el consumo total de energía. Además, no hay necesidad de preocuparse por el mantenimiento, el cambio de baterías o la adición de nuevo cableado».
Estos dispositivos también funcionan a la inversa, en el sentido de que la adición de electricidad les permite calentar o enfriar superficies, lo que abre otra vía para sus posibles aplicaciones.
«Esperamos algún día agregar esta tecnología a los sistemas de realidad virtual y otros accesorios portátiles para crear sensaciones de calor y frío en la piel o mejorar la comodidad general —dice Malakooti. Y concluye—: Pero aún no hemos llegado a ese punto. Por ahora, estamos comenzando con dispositivos portátiles que son eficientes, duraderos y proporcionan retroalimentación de temperatura».▪️
Información facilitada por la Universidad de Washington -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones
Fuente: Youngshang Han, Halil Tetik, Mohammad H. Malakooti.3D Soft Architectures for Stretchable Thermoelectric Wearables with Electrical Self-Healing and Damage Tolerance. Advanced Materials (2024). DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202407073
