El efecto triboeléctrico es un fenómeno en el que se genera una carga en dos materiales diferentes cuando los materiales se separan después de estar en contacto entre sí. Los nanogeneradores triboeléctricos (TENG) utilizan este efecto para convertir el movimiento mecánico en energía eléctrica. La compacidad de los TENG les permite usarse como dispositivos portátiles que pueden aprovechar el movimiento del cuerpo para alimentar la electrónica. Al ser wearables, el énfasis se pone en las propiedades del tejido (como la comodidad del material) y la capacidad de carga de los nanogeneradores. En general, los materiales triboeléctricos elegidos para el nanogenerador deben ser seguros, compatibles con el cuerpo humano (biocompatibles), flexibles y transpirables y capaces de mantener un alto rendimiento de salida eléctrica.

Entre los muchos materiales considerados para TENG, las fibras electrohiladas son un candidato prometedor ya que son livianas, fuertes y tienen propiedades eléctricas deseables. El electrohilado es una técnica mediante la cual las soluciones de polímeros se dibujan en fibras usando carga eléctrica. Hay esfuerzos continuos para agregar metales a las fibras electrohiladas para mejorar el potencial electrostático y las capacidades de captura de carga. Pero esto ha llevado a hacer concesiones entre la comodidad y el rendimiento de salida del material.

En un estudio reciente publicado en Nano Energy , investigadores de la Universidad de Fukui, Japón, y la Universidad de Nanjing, China, han desarrollado una capa compuesta totalmente fibrosa TENG (AF-TENG) que se puede integrar fácilmente con una tela normal. "Con nuestro trabajo, nuestro objetivo es proporcionar un nuevo punto de vista sobre los recolectores de energía portátiles y los textiles inteligentes", dice el Dr. Hiroaki Sakamoto, autor correspondiente del estudio.

El AF-TENG contiene una membrana triboeléctrica hecha de dos capas de fibras electrohiladas, una de un material llamado fluoruro de polivinilideno (PVDF) y la otra de un tipo de nailon. Los nanocables de plata cubren estas capas. Los investigadores agregaron además una capa de fibras de poliestireno electrohiladas entre los nanocables de plata y la membrana triboeléctrica.

El movimiento mecánico del cuerpo al caminar o correr hace que las capas triboeléctricas se carguen. De esta manera, la energía mecánica se convierte en energía eléctrica, que se puede utilizar para alimentar dispositivos electrónicos.

Normalmente, la acumulación de carga en la superficie triboeléctrica se pierde o disipa gradualmente, lo que reduce la densidad de carga de la superficie y el rendimiento de salida del nanogenerador. Sin embargo, en este caso, la membrana de poliestireno añadida recoge y atrapa la carga, reteniendo la densidad de carga superficial del AF-TENG. Los investigadores utilizaron el AF-TENG para encender 126 LED comerciales, cada uno con una potencia nominal de 0,06 vatios, lo que demuestra la viabilidad del nanogenerador. Además, según el Dr. Sakamoto, "el dispositivo de generación de energía tiene flexibilidad y transpirabilidad ya que todos los componentes están compuestos de materiales de fibra. Este dispositivo muestra un gran potencial para recolectar la electricidad estática de nuestra ropa".

Si bien los TENG actualmente se limitan a alimentar dispositivos de baja potencia, como LED y calculadoras, las mejoras en la capacidad de uso y el rendimiento de salida son pasos integrales hacia la futura tecnología portátil. + Explora más

Cómo alimentar la electrónica usando movimiento mecánico