03.08.2022 - University of Washington

Un dispositivo flexible que aprovecha la energía térmica para alimentar la electrónica portátil

Los aparatos electrónicos que se pueden llevar puestos, desde los rastreadores de salud y fitness hasta los cascos de realidad virtual, forman parte de nuestra vida cotidiana. Pero encontrar la forma de alimentar continuamente estos dispositivos es un reto.

Los investigadores de la Universidad de Washington han desarrollado una solución innovadora: el primer dispositivo termoeléctrico flexible y portátil de su clase que convierte el calor del cuerpo en electricidad. Este dispositivo es suave y estirable, pero a la vez robusto y eficiente, propiedades que pueden ser difíciles de combinar.

"Es una ganancia del 100% si recogemos la energía térmica que de otro modo se desperdiciaría en el entorno. Como queremos utilizar esa energía para la electrónica autoalimentada, se necesita una mayor densidad de potencia", explica Mohammad Malakooti, profesor adjunto de ingeniería mecánica de la UW. "Aprovechamos la fabricación aditiva para fabricar electrónica estirable, aumentar su eficiencia y permitir su perfecta integración en los wearables, al tiempo que respondemos a cuestiones fundamentales de investigación".

Incluso después de más de 15.000 ciclos de estiramiento con una tensión del 30%, el dispositivo prototipo de los investigadores sigue siendo totalmente funcional, una característica muy deseable para la electrónica vestible y la robótica blanda. El dispositivo también presenta una densidad de potencia 6,5 veces superior a la de los anteriores generadores termoeléctricos estirables.

Para crear estos dispositivos flexibles, los investigadores imprimieron en 3D compuestos con propiedades funcionales y estructurales diseñadas en cada capa. El material de relleno contenía aleaciones metálicas líquidas, que proporcionan una alta conductividad eléctrica y térmica. Estas aleaciones resuelven las limitaciones de los dispositivos anteriores, como la incapacidad de estirarse, la transferencia de calor ineficiente y un proceso de fabricación complejo.

El equipo también incorporó microesferas huecas para dirigir el calor a los semiconductores de la capa central y reducir el peso del dispositivo.

Los investigadores demostraron que podían imprimir estos dispositivos en tejidos elásticos y superficies curvas, lo que sugiere que los futuros dispositivos podrían aplicarse a la ropa y otros objetos. El equipo está entusiasmado con las posibilidades futuras y las aplicaciones reales de la electrónica vestible.

"Un aspecto único de nuestra investigación es que abarca todo el espectro, desde la síntesis de materiales hasta la fabricación y caracterización de los dispositivos", explica Malakooti, que también es investigador del Instituto de Sistemas de Nanoingeniería de la UW. "Esto nos da la libertad de diseñar nuevos materiales, ingeniar cada paso del proceso y ser creativos".

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