10.11.2020 - University of Bath

Poder de remolino: cómo el suave movimiento del cuerpo cargará tu teléfono móvil

Los científicos han encontrado una forma de generar electricidad a partir del nylon, lo que hace esperar que la ropa que llevamos a la espalda se convierta en una importante fuente de energía.

Los investigadores han encontrado una forma de producir fibras de nylon lo suficientemente inteligentes como para producir electricidad a partir de un simple movimiento del cuerpo, preparando el camino para la ropa inteligente que controlará nuestra salud a través de sensores miniaturizados y cargará nuestros dispositivos sin ninguna fuente de energía externa.

Este descubrimiento -una colaboración entre la Universidad de Bath, el Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros en Alemania y la Universidad de Coimbra en Portugal- se basa en un trabajo innovador sobre los nylon piezoeléctricos procesados en solución, dirigido por el profesor Kamal Asadi del Departamento de Física de Bath y su antiguo estudiante de doctorado Saleem Anwar.

La piezoelectricidad describe el fenómeno en el que la energía mecánica se transforma en energía eléctrica. En pocas palabras, cuando se golpea o distorsiona un material piezoeléctrico, se genera una carga. Añade un circuito y la carga puede ser retirada, almacenada en un condensador, por ejemplo, y luego puesta en uso, por ejemplo, para alimentar tu teléfono móvil.

Al llevar ropa piezoeléctrica, como una camisa, incluso un simple movimiento como balancear los brazos causaría suficientes distorsiones en las fibras de la camisa para generar electricidad.

El profesor Asadi dijo: "Hay una demanda creciente de textiles electrónicos inteligentes, pero encontrar fibras de materiales electrónicos baratas y fácilmente disponibles que sean adecuadas para las prendas de vestir de hoy en día es un desafío para la industria textil.

"Los materiales piezoeléctricos son buenos candidatos para la recolección de energía a partir de vibraciones mecánicas, como el movimiento corporal, pero la mayoría de estos materiales son de cerámica y contienen plomo, que es tóxico y hace que su integración en la electrónica o en la ropa sea un desafío".

Los científicos han sido conscientes de las propiedades piezoeléctricas del nylon desde la década de 1980, y el hecho de que este material no contiene plomo y no es tóxico lo ha hecho particularmente atractivo. Sin embargo, el sedoso tejido artificial que se asocia a menudo con camisetas y medias de mujer baratas es "un material muy difícil de manejar", según el profesor Asadi.

"El reto es preparar fibras de nylon que conserven sus propiedades piezoeléctricas", dijo.

En su forma de polímero en bruto, el nylon es un polvo blanco que puede mezclarse con otros materiales (naturales o artificiales) y luego moldearse en una miríada de productos, desde ropa y cerdas de cepillo de dientes hasta envases de alimentos y piezas de automóviles. Cuando el nylon se reduce a una forma cristalina particular, se convierte en piezoeléctrico. El método establecido para crear estos cristales de nylon es derretir, enfriar rápidamente y luego estirar el nylon. Sin embargo, este proceso da como resultado gruesas placas (conocidas como "películas") que son piezoeléctricas pero no son adecuadas para la ropa. El nylon tendría que ser estirado hasta un hilo para ser tejido en prendas de vestir, o hasta una película delgada para ser usada en la electrónica.

Se pensaba que el reto de producir películas de nylon piezoeléctrico delgadas era insuperable, y el entusiasmo inicial por crear prendas de nylon piezoeléctrico se convirtió en apatía, lo que hizo que la investigación en esta área prácticamente se detuviera en el decenio de 1990.

Por capricho, el profesor Asadi y el Sr. Anwar -un ingeniero textil- adoptaron un enfoque completamente nuevo para producir películas finas de nylon piezoeléctrico. Disolvieron el polvo de nylon en un disolvente ácido en lugar de fundirlo. Sin embargo, encontraron que la película terminada contenía moléculas de disolvente que estaban encerradas dentro de los materiales, evitando así la formación de la fase piezoeléctrica.

"Necesitábamos encontrar una forma de eliminar el ácido para que el nylon fuera utilizable", dijo el profesor Asadi, que comenzó esta investigación en el Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros en Alemania antes de trasladarse a Bath en septiembre.

Por casualidad, la pareja descubrió que mezclando la solución ácida con la acetona (un producto químico más conocido como disolvente de pintura o removedor de laca de uñas), eran capaces de disolver el nylon y luego extraer el ácido de manera eficiente, dejando la película de nylon en una fase piezoeléctrica.

"La acetona se une muy fuertemente a las moléculas de ácido, así que cuando la acetona se evapora de la solución de nylon, se lleva el ácido con ella. Lo que queda es el nylon en su fase cristalina piezoeléctrica. El siguiente paso es convertir el nylon en hilos y luego integrarlo en tejidos".

El desarrollo de las fibras piezoeléctricas es un paso importante para poder producir textiles electrónicos con claras aplicaciones en el campo de la electrónica de vestir. El objetivo es integrar elementos electrónicos, como sensores, en un tejido, y generar energía mientras estamos en movimiento. Lo más probable es que la electricidad recogida de las fibras de la ropa piezoeléctrica se almacene en una batería anidada en un bolsillo. Esta batería se conectaría a un dispositivo ya sea por cable o de forma inalámbrica.

"En los años venideros, podríamos estar usando nuestras camisetas para alimentar un dispositivo como nuestro teléfono móvil mientras caminamos por el bosque, o para vigilar nuestra salud", dijo el profesor Asadi.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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