La fricción podría usarse algún día para cargar el móvil

Investigadores de Georgia Tech (Instituto de Tecnología de Georgia, en Estados Unidos) han creado un dispositivo que aprovecha la electricidad estática para convertir el movimiento, como por ejemplo cuando el teléfono rebota en el bolsillo, en suficiente energía como para cargar una batería de teléfono móvil. Es la primera demostración de que estos tipos de materiales tienen capacidad suficiente para proporcionar energía a la electrónica personal.

El exceso de energía que se produce al caminar, moverse nerviosamente o incluso respirar, en teoría, puede ser recolectado para hacer funcionar implantes médicos y otros aparatos electrónicos. Sin embargo, el aprovechamiento de la energía de estos pequeños movimientos no resulta fácil.

Zhong Lin Wang, profesor de ciencias de los materiales en Georgia Tech, ha estado trabajando en el problema durante varios años, centrándose principalmente en materiales piezoeléctricos que generen un voltaje eléctrico bajo tensión mecánica. Wang y otros expertos han amplificado el efecto piezoeléctrico, creando materiales estructurados a escala nanométrica. Hasta ahora, sin embargo, los nanogeneradores piezoeléctricos no han logrado una potencia de salida demasiado impresionante.

En la actualidad, el grupo de Wang ha demostrado que un enfoque diferente podría ser más prometedor: la electricidad estática y la fricción. Este es el efecto que ocurre cuando pasamos un peine de plástico por el pelo en un día seco, y se eriza. Los investigadores de Georgia Tech han demostrado que este fenómeno de carga estática, llamado efecto triboeléctrico, puede ser aprovechado para producir energía utilizando un tipo de plástico, el polietileno tereftalato, y un metal. Cuando unas películas delgadas de estos materiales entran en contacto unas con otras, adquieren carga eléctrica. Y cuando las dos películas se flexionan, una corriente fluye entre ellas, y puede ser aprovechada para cargar una batería. Cuando las dos superficies se modelan con estructuras a nanoescala, su área de superficie es mucho mayor, y también lo son la fricción entre los materiales y la energía que pueden producir.

El nanogenerador de Georgia Tech puede convertir del 10 al 15 por ciento de la energía del movimiento mecánico en energía eléctrica, y unos materiales más delgados deberían ser capaces de convertir hasta un 40 por ciento, asegura Wang. Un cuadrado del tamaño de una uña del nanomaterial triboeléctrico puede producir ocho milivatios al ser flexionado, una energía suficiente para hacer funcionar un marcapasos. Un parche de cinco por cinco centímetros puede iluminar 600 LEDs a la vez, o cargar una batería de ión-litio que luego pueda hacer funcionar un teléfono móvil comercial. El grupo de Wang describió estos resultados en línea en la revista Nano Letters.

"La elección de materiales es amplia, y la fabricación del dispositivo es sencilla", afirma Wang. Alrededor de 50 plásticos comunes, metales, y otros materiales se pueden emparejar para crear este tipo de dispositivo.

"Estoy impresionado con la densidad de potencia", asegura Shashank Priya, director del Centro de Materiales y Sistemas de Captación de Energía en la Universidad Virginia Tech (EE.UU.). El uso de otros materiales inteligentes no ha logrado producir suficiente energía para aplicaciones prácticas, señala.

Aún no se sabe si el nuevo nanogenerador funcionará fuera del laboratorio. "Hay que demostrar que puede generar energía de las vibraciones mecánicas producidas en la vida real", afirma Jiangyu Li, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Washington en Seattle (EE.UU.). Para que funcione en el mundo real, un captador de energía tendrá que ser capaz de recoger las frecuencias vibratorias que proporcionen la mayor cantidad de energía. Un nanogenerador que solo pueda recoger vibraciones mecánicas de baja energía tardaría demasiado tiempo en cargar un teléfono móvil, indica Priya. Wang afirma que está en conversaciones con varias empresas para el desarrollo del captador de energía en aplicaciones particulares, e imagina que puede llevarse puesto en forma de brazalete.