Un investigador demuestra las propiedades eléctricas de una pila de ion-litio que puede estirarse y doblarse gracias la papiroflexia.
Pronto los relojes inteligentes funcionarán durante más tiempo gracias a pilas elásticas y flexibles.
Mediante papioflexia, u origami, los investigadores han demostrado que pueden hacer que pilas convencionales de ión-litio se estiren y se doblen lo suficiente para caber dentro de la cadena de un reloj, donde hay más espacio para el almacenamiento de energía. Además de impulsar los relojes inteligentes, el método, que los investigadores afirman es compatible con los procesos estándar de fabricación, podría crear pilas más adecuadas para todo tipo de dispositivos electrónicos portables, como pulseras de fitness que miden y rastrean ciertos datos biométricos del usuario.
Actualmente, las pilas de los relojes inteligentes se colocan detrás de la pantalla, compartiendo un espacio reducido con todos los demás componentes electrónicos que componen el reloj. La pila no sólo ocupa gran parte del valioso espacio disponible, sino también dispone de una capacidad energética relativamente pequeña – un obstáculo al desarrollo continuado de los relojes inteligentes según Hanqing Jiang, un profesor de la ingeniería mecánica y aeronáutica de la Universidad Estatal de Arizona (EEUU), que dirigió las investigaciones de pilas flexibles. Hoy no duran mucho los relojes: por ejemplo, se dice que el nuevo reloj de Apple sólo dura unas horas si se utilizan sus aplicaciones "de forma activa". La nueva técnica podría ayudar a doblar la capacidad energética de las pilas, afirma Jiang.
Los investigadores utilizaron su pila doblada para alimentar un reloj inteligente de Samsung y demostraron que una banda elástica con la pila incorporada puede doblarse y estirarse sin influir negativamente en el rendimiento del reloj.
A lo largo de la última década los investigadores han hecho muchos progresos en el diseño de electrónica flexible que puede ajustarse a las superficies y formas curvas y dinámicas, como las del cuerpo humano, sin fallar. Pero la mayoría han empleado materiales plásticos (ver Una batería que se estira hasta triplicar su tamaño) y no son directamente compatibles con las instalaciones existentes de fabricación de pilas.
A Jiang le llegó la inspiración de aplicar la papiroflexia al problema cuando se dio cuenta de que un patrón concreto de doblaje, llamado doblaje Miura, se parecía mucho a un patrón que había visto antes en silicio a nanoescala, que permitía que se doblara y se estirara cuando estaba fijado a la superficie de un material elástico de goma. El año pasado, junto con sus compañeros, presentó unas pilas plegables de ión-litio basadas en el doblaje Miura. Pero las aplicaciones prácticas del diseño son limitadas porque la pila sólo puede estirarse desde un estado doblado a un estado desdoblado y plano, y el estado doblado contiene superficies desiguales que la hacen inadecuada para algo como la cadena de un reloj, dice.
Para crear un factor de forma más compatible, el grupo decidió utilizar kirigami, una variación del origami que incluye cortar además de doblar. Jiang y su equipo ahora han demostrado que haciendo cortes a lo ancho de varias capas del material antes de juntarlas a modo de lámina, y después torciendo o doblando la estructura de determinada manera, pueden fabricar pilas flexibles. La flexibilidad es producto de la rotación que ocurre en los cortes, y el dispositivo mantiene un grosor uniforme al estirarse, a diferencia de los diseños anteriores basados en la papiroflexia.
Además de demostrar el uso de la pila en un reloj inteligente, los investigadores probaron las formas compactas y estiradas para confirmar que la pila retiene sus características electroquímicas y mecánicas después de muchos ciclos, y demostraron que la rotación durante el estiramiento no provoca fracturas en la estructura. Jiang dice que el objetivo de su grupo es comercializar esta tecnología, y ahora trabajan para refinar el envoltorio de las pilas para hacer frente a ciertos problemas de seguridad. También dice que la técnica kirigami podría aplicarse a otros tipos de dispositivos electrónicos además de las pilas, como sensores y supercondensadores.