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Nuevo material genera energía a partir de los movimientos del cuerpo

Podría aplicarse en dispositivos médicos y en electrónica portátil


Ingenieros de la Universidad de Princeton desarrollaron en una reciente investigación un nuevo material capaz de producir energía con los movimientos del cuerpo humano, como por ejemplo caminar, correr o respirar. El compuesto combina con éxito caucho de silicona con zirconato de titanato de plomo (PZT), un material cerámico piezoeléctrico de gran eficacia. El desarrollo podría aplicarse en chips destinados a dispositivos médicos (como por ejemplo marcapasos), o en diferentes productos de electrónica portátil. Por Pablo Javier Piacente.




Los chips de caucho de silicona podrían proporcionar una nueva fuente de energía para dispositivos móviles y médicos. Imagen: Frank Wojciechowski/ Princeton University.
Los chips de caucho de silicona podrían proporcionar una nueva fuente de energía para dispositivos móviles y médicos. Imagen: Frank Wojciechowski/ Princeton University.
Un nuevo material para aplicar en chips en base a películas de caucho, desarrollado por ingenieros de la Universidad de Princeton, podría ser de suma utilidad para su empleo en marcapasos, teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos o médicos. Su principal ventaja es que permite aprovechar los movimientos naturales del cuerpo, como por ejemplo respirar y caminar, para producir energía.

El compuesto está conformado por nanocintas de cerámica incrustadas en hojas de caucho de silicona, y se trata de un material que genera electricidad al flexionarse, siendo además altamente eficiente para el proceso de conversión de energía mecánica en energía eléctrica.

Entre las posibles aplicaciones del descubrimiento se encuentra la fabricación de zapatos que incluyan este material, que serían capaces de producir energía mientras la persona camina o corre, alimentando en consecuencia a diferentes dispositivos electrónicos como marcapasos, implantes quirúrgicos, teléfonos celulares o reproductores de audio, por ejemplo.

Otro uso muy importante en el campo de la medicina sería la posibilidad de ubicar un dispositivo confeccionado con este material en la zona de los pulmones, para que aprovechando la respiración pueda alimentar a un marcapasos o cualquier otro accesorio o implante tecnológico colocado con fines terapéuticos. Esto permitiría obviar la necesidad actual del reemplazo quirúrgico de las pilas utilizadas en estos dispositivos.

Silicona y PZT, una alianza eficaz

Un artículo sobre el nuevo material fue publicado recientemente en la edición online de Nano Letters, una revista especializada de la American Chemical Society. Además, la Universidad de Princeton comunicó el avance en una nota de prensa. Vale destacar que la investigación fue financiada por la U.S. Intelligence Community.

El equipo de ingenieros de Princeton es el primero en combinar con éxito silicona y nanocintas de zirconato de titanato de plomo (PZT), un material cerámico que es piezoeléctrico, lo que significa que genera una tensión eléctrica cuando se aplica presión sobre el mismo.

El sentido de la elección del PZT radica en su máxima efectividad y eficiencia, ya que es capaz de convertir el 80% de la energía mecánica que se le aplica en energía eléctrica. En consecuencia, se transforma en el material piezoeléctrico con mejores indicadores energéticos, por lo menos de los conocidos hasta hoy.

Según explica Michael McAlpine, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en Princeton y director del proyecto, el PZT es 100 veces más eficiente que el cuarzo, otro material piezoeléctrico, lo que permite optimizar al máximo la energía generada al caminar, correr o respirar.

Imagen: Nano Letters
Imagen: Nano Letters
El proceso y las aplicaciones del material

Los investigadores desarrollan en principio nanocintas de PZT, que posteriormente son incrustadas en las hojas de caucho de silicona, creando lo que ellos denominan "piezo-chips de goma". Estos diminutos chips podrían ser los responsables de una verdadera revolución en el campo de los dispositivos electrónicos aplicados con fines médicos, como así también en el terreno de la electrónica portátil.

Teniendo en cuenta que la silicona es biocompatible, y que ya se utiliza para implantes cosméticos y dispositivos médicos, la electricidad generada por el nuevo material podría ser empleada para perpetuar el funcionamiento de los dispositivos utilizados, eliminando a la vez el rechazo corporal.

Además de las aplicaciones mencionadas, las potencialidades del nuevo material abren la puerta a otro tipo de funciones, como por ejemplo el uso de dispositivos de microcirugía. El principal beneficio residiría en la autosustentabilidad energética de los dispositivos a emplearse.

De acuerdo a Yi Qi, un investigador postdoctoral que trabaja junto a McAlpine en este proyecto, los límites del nuevo material aún no pueden conocerse, ya que al mejorar con el tiempo el desarrollo del compuesto se podrán crear dispositivos de distintas dimensiones y se estará en condiciones de incrementar la energía obtenida con este material, abriendo un nuevo campo de aplicaciones para el mismo.


Lunes, 1 de Febrero 2010
Pablo Javier Piacente
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