La imagen superior muestra el proceso de pelado de nanocintas piezoeléctricas de un sustrato anfitrión y colocadas sobre caucho. La imagen del medio es una fotografía del chip de goma piezoeléctrica. La imagen inferior es un esquema del circuito de recolección de energía, que genera energía cuando está doblada. Crédito:Cortesía de Michael McAlpine / Universidad de Princeton
Las películas de goma generadoras de energía desarrolladas por ingenieros de la Universidad de Princeton podrían aprovechar los movimientos naturales del cuerpo, como respirar y caminar, para potenciar los marcapasos. teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos.
El material, compuesto de nanocintas cerámicas incrustadas en láminas de caucho de silicona, genera electricidad cuando se flexiona y es muy eficiente en la conversión de energía mecánica en energía eléctrica. Los zapatos hechos de este material pueden algún día cosechar los golpes de caminar y correr para alimentar dispositivos eléctricos móviles. Colocado contra los pulmones, láminas del material podrían usar movimientos respiratorios para alimentar marcapasos, obviando la necesidad actual de reemplazo quirúrgico de las baterías que alimentan los dispositivos.
Un artículo sobre el nuevo material, titulado "Cintas piezoeléctricas impresas en caucho para una conversión de energía flexible, "se publicó en línea el 26 de enero de en Nano letras, una revista de la American Chemical Society. La investigación fue financiada por la Comunidad de Inteligencia de Estados Unidos, una cooperativa de agencias federales de inteligencia y seguridad nacional.
Yi Qi, investigador postdoctoral en la Universidad de Princeton, sostiene una pieza de caucho de silicona impresa con un material súper delgado que genera electricidad cuando se flexiona. La tecnología podría proporcionar una fuente de energía para dispositivos médicos y móviles. Crédito:Frank Wojciechowski
El equipo de Princeton es el primero en combinar con éxito silicona y nanocintas de titanato de circonato de plomo (PZT), un material cerámico piezoeléctrico, lo que significa que genera un voltaje eléctrico cuando se le aplica presión. De todos los materiales piezoeléctricos, PZT es el más eficiente, capaz de convertir el 80% de la energía mecánica que se le aplica en energía eléctrica.
"PZT es 100 veces más eficiente que el cuarzo, otro material piezoeléctrico, "dijo Michael McAlpine, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial, en Princeton, quien lideró el proyecto. "No se genera tanta energía al caminar o respirar, por lo que desea aprovecharlo de la manera más eficiente posible ".
Los investigadores primero fabricaron nanocintas de PZT:tiras tan estrechas que 100 caben una al lado de la otra en un espacio de un milímetro. En un proceso separado, incrustaron estas cintas en láminas transparentes de caucho de silicona, creando lo que ellos llaman "chips de caucho piezoeléctrico". Porque la silicona es biocompatible, ya se utiliza para implantes cosméticos y dispositivos médicos. "Los nuevos dispositivos de recolección de electricidad podrían implantarse en el cuerpo para alimentar perpetuamente dispositivos médicos, y el cuerpo no los rechazaría, "Dijo McAlpine.
Además de generar electricidad cuando se flexiona, lo contrario es cierto:el material se flexiona cuando se le aplica corriente eléctrica. Esto abre la puerta a otros tipos de aplicaciones, como el uso de dispositivos microquirúrgicos, Dijo McAlpine.
"La belleza de esto es que es escalable, "dijo Yi Qi, un investigador postdoctoral que trabaja con McAlpine. "A medida que mejoramos en la fabricación de estos chips, podremos hacer láminas cada vez más grandes de ellos que cosecharán más energía ".
