¿Te sientes más sudoroso por una ola de calor de verano? No se preocupe, no todo su sudor se desperdiciará. En un artículo publicado el 13 de julio en la revista Joule , Los investigadores han desarrollado un nuevo dispositivo que recolecta energía del sudor, en todos los lugares, en las yemas de los dedos. Hasta la fecha, el dispositivo es el recolector de energía corporal más eficiente jamás inventado, produciendo 300 milijulios (mJ) de energía por centímetro cuadrado sin ningún aporte de energía mecánica durante un sueño de 10 horas y 30 mJ adicionales de energía con solo presionar un dedo. Los autores dicen que el dispositivo representa un importante paso adelante para la electrónica portátil autosostenible.

"Normalmente, desea el máximo retorno de la inversión en energía. No desea gastar mucha energía haciendo ejercicio para recuperar solo un poco de energía, "dice el autor principal Joseph Wang, profesor de nanoingeniería en la Universidad de California en San Diego. "Pero aquí, queríamos crear un dispositivo adaptado a la actividad diaria que no requiera casi ninguna inversión de energía; puede olvidarse por completo del dispositivo e irse a dormir o trabajar en el escritorio, como escribir, sin embargo, continúan generando energía. Puedes llamarlo 'poder de no hacer nada' ".

Los dispositivos de energía basados ​​en el sudor anteriores requerían ejercicio intenso, como correr o andar en bicicleta, antes de que el usuario sudara lo suficiente como para activar la generación de energía. Pero la gran cantidad de energía consumida durante el ejercicio puede cancelar fácilmente la energía producida, a menudo resulta en un rendimiento energético de la inversión de menos del 1%.

A diferencia de, este dispositivo cae en lo que los autores llaman la categoría de recolectores de energía del "santo grial". En lugar de depender de lo externo, fuentes irregulares como la luz solar o el movimiento, todo lo que necesita es el contacto de los dedos para recolectar más de 300 mJ de energía durante el sueño, lo que, según los autores, es suficiente para alimentar algunos pequeños dispositivos electrónicos portátiles. Dado que no se necesita ningún movimiento, la relación entre la energía recolectada y la energía invertida es esencialmente infinita.

Puede parecer extraño elegir las yemas de los dedos como fuente de este sudor, decir, las axilas, Pero, de hecho, Las yemas de los dedos tienen la mayor concentración de glándulas sudoríparas en comparación con cualquier otra parte del cuerpo.

"La generación de más sudor en los dedos probablemente evolucionó para ayudarnos a agarrar mejor las cosas, "dice el primer coautor Lu Yin, un doctorado en nanoingeniería estudiante que trabaja en el laboratorio de Wang. "La tasa de sudoración en el dedo puede alcanzar unos pocos microlitros por centímetro cuadrado por minuto. Esto es significativo en comparación con otras partes del cuerpo, donde las tasas de sudoración son quizás dos o tres órdenes de magnitud más pequeñas ".

El dispositivo que los investigadores desarrollaron en este estudio es un tipo de recolector de energía llamado celda de biocombustible (BFC) y funciona con lactato, un compuesto disuelto en el sudor. Desde fuera, parece una simple pieza de espuma conectada a un circuito con electrodos, todo lo cual está unido a la yema de un dedo. La espuma está hecha de material de nanotubos de carbono, y el dispositivo también contiene un hidrogel que ayuda a maximizar la absorción del sudor.

"El tamaño del dispositivo es de aproximadamente 1 centímetro cuadrado. Su material también es flexible, por lo que no tiene que preocuparse de que sea demasiado rígido o se sienta extraño. Puede usarlo cómodamente durante un período prolongado de tiempo, "dice Yin.

Dentro del dispositivo, se producen una serie de reacciones electroquímicas. Las células están equipadas con una bioenzima en el ánodo que se oxida, o quita electrones de, el lactato; el cátodo se deposita con una pequeña cantidad de platino para catalizar una reacción de reducción que toma el electrón para convertir el oxígeno en agua. Una vez que esto suceda, los electrones fluyen desde el lactato a través del circuito, creando una corriente de electricidad. Este proceso ocurre espontáneamente:mientras haya lactato, no se necesita energía adicional para iniciar el proceso.

Separado pero complementario del BFC, piezoelectric generators—which convert mechanical energy into electricity—are also attached to the device to harvest up to 20% additional energy. Relying on the natural pinching motion of fingers or everyday motions like typing, these generators helped produce additional energy from barely any work:a single press of a finger once per hour required only 0.5 mJ of energy but produced over 30 mJ of energy, a 6, 000% return in investment.

The researchers were able to use the device to power effective vitamin C- and sodium-sensing systems, and they are optimistic about improving the device to have even greater abilities in the future, which might make it suitable for health and wellness applications such as glucose meters for people with diabetes. "We want to make this device more tightly integrated in wearable forms, like gloves. We're also exploring the possibility of enabling wireless connection to mobile devices for extended continuous sensing, " Yin says.

"There's a lot of exciting potential, " says Wang. "We have ten fingers to play with."