Smokey the Bear dice que solo tú puedes prevenir incendios forestales, pero ¿y si Smokey tuviera una copia de seguridad de alta tecnología? En un nuevo estudio, un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Michigan diseñó y fabricó un sistema remoto de alarma y detección de incendios forestales que funciona únicamente con el movimiento de los árboles en el viento.

Como se detalla en la revista Materiales funcionales avanzados , el dispositivo, conocido como MC-TENG, abreviatura de nanogenerador triboeléctrico cilíndrico multicapa (TENG), genera energía eléctrica al recolectar energía del movimiento esporádico de las ramas de los árboles de los que cuelga.

"Hasta donde sabemos, esta es la primera demostración de un MC-TENG tan novedoso como sistema de detección de incendios forestales, "dijo el autor principal Changyong Cao, quien dirige el Laboratorio de Máquinas Blandas y Electrónica en la Escuela de Empaques de MSU y es profesor asistente en la Escuela de Empaques y Departamentos de Ingeniería Mecánica, e Ingeniería Eléctrica e Informática.

"El sistema de detección autoalimentado podría monitorear continuamente el fuego y las condiciones ambientales sin requerir mantenimiento después del despliegue, " él dijo.

Para Cao y su equipo, los trágicos incendios forestales de los últimos años en todo el oeste de Estados Unidos, Brasil y Australia fueron los impulsores de esta nueva tecnología. Cao cree que una respuesta temprana y rápida a los incendios forestales facilitará la tarea de extinguirlos, reduciendo significativamente los daños y la pérdida de bienes y vidas.

Los métodos tradicionales de detección de incendios forestales incluyen el seguimiento por satélite, patrullas terrestres, torres de vigilancia, entre otros, que tienen altos costos laborales y financieros a cambio de una baja eficiencia.

Las tecnologías actuales de sensores remotos son cada vez más comunes, pero dependen principalmente de la tecnología de la batería para obtener energía.

"Aunque las células solares se han utilizado ampliamente para dispositivos electrónicos portátiles o sistemas autoalimentados, es un desafío instalarlos en un bosque debido a la sombra o cobertura de exuberante follaje, "dijo Yaokun Pang, coautor y asociado postdoctoral en el laboratorio de Cao.

La tecnología TENG convierte la energía mecánica externa, como el movimiento de la rama de un árbol, en electricidad mediante el efecto triboeléctrico. un fenómeno en el que ciertos materiales se cargan eléctricamente después de separarse de un segundo material con el que estaban previamente en contacto.

La versión más simple del dispositivo TENG consta de dos fundas cilíndricas de material único que encajan entre sí. El manguito central está anclado desde arriba, mientras que el manguito inferior puede deslizarse hacia arriba y hacia abajo y moverse de lado a lado. restringido sólo por una banda conectiva elástica o un resorte. A medida que las dos mangas se desincronizan, la pérdida intermitente de contacto genera electricidad. Los MC-TENG están equipados con varias capas triboeléctricas jerárquicas, aumentando la salida eléctrica.

El MC-TENG almacena su corriente eléctrica generada esporádicamente en un micro supercondensador basado en nanotubos de carbono. Los investigadores seleccionaron esta tecnología por sus rápidos tiempos de carga y descarga, permitiendo que el dispositivo se cargue adecuadamente con ráfagas de viento cortas pero sostenidas.

"A una frecuencia de vibración muy baja, el MC-TENG puede generar electricidad de manera eficiente para cargar el supercondensador adjunto en menos de tres minutos, "Dijo Cao.

Los investigadores equiparon el prototipo inicial con sensores de temperatura y de monóxido de carbono (CO). La adición de un sensor de temperatura tenía la intención de reducir la probabilidad de una lectura de dióxido de carbono falso positivo.