Una pestaña de oro y polímero adherida al cuerpo puede ser capaz de generar electricidad con la energía mecánica obtenida del simple acto de doblar un dedo u otros movimientos simples. Esa es la idea detrás de un proyecto de investigación colaborativo liderado por la Universidad de Buffalo y el Instituto de Semiconductores (IoP) de la Academia China de Ciencias (CAS). La pestaña, un nanogenerador triboeléctrico, se describe en un estudio publicado en la revista Nano Energy.
"A nadie le gusta estar atado a una toma de corriente o llevar encima un cargador portátil. El cuerpo humano es una fuente abundante de energía. Pensamos: '¿Por qué no aprovecharlo para producir nuestro propia energía?'", dice el autor principal Qiaoqiang Gan, profesor asociado de ingeniería eléctrica en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UB.
La carga triboeléctrica ocurre cuando ciertos materiales se cargan eléctricamente después de entrar en contacto con un material diferente. La mayoría de la electricidad estática cotidiana es triboeléctrica. Los investigadores han propuesto numerosos nanogeneradores que utilizan el efecto triboeléctrico; sin embargo, la mayoría son difíciles de fabricar (requieren litografía compleja) o no son rentables.
La pestaña que el equipo de UB y CAS está desarrollando aborda ambas cuestiones. Se compone de dos capas finas de oro, con polidimetilsiloxano (también llamado PDMS, un polímero a base de silicio utilizado en lentes de contacto, plastilina y otros productos) intercalado en el medio.
La clave para el dispositivo es que una capa de oro se estira, lo que hace que se arrugue al soltarla y crear lo que parece una cresta en miniatura. Cuando se vuelve a aplicar esa fuerza, por ejemplo, al doblar los dedos, el movimiento produce fricción entre las capas de oro y el PDMS. "Esto hace que los electrones fluyan hacia adelante y hacia atrás entre las capas de oro. Mientras más fricción, mayor es la cantidad de energía producida", dice otro autor principal, Yun Xu, profesor del IoP en CAS.
El estudio describe una pequeña pestaña (1.5 centímetros de largo por 1 de ancho). Proporcionó un voltaje máximo de 124 voltios, una corriente máxima de 10 microamperios y una densidad de potencia máxima de 0.22 milvatios por centímetro cuadrado. Eso no es suficiente para cargar rápidamente un teléfono; sin embargo, encendió 48 luces LED rojas simultáneamente.
Debido a que la pestaña es fácil de fabricar, Zhang lidera un equipo de estudiantes universitarios de la UB a cargo de mejorar el rendimiento de la pestaña. El equipo planea usar piezas de oro más grandes, que cuando se estiren y se plieguen juntas se espera que generen aún más electricidad.
Los investigadores también están trabajando en el desarrollo de una batería portátil para almacenar la energía producida por la pestaña. Imaginan que el sistema sirve como una fuente de energía para varios dispositivos electrónicos portátiles y autoamplificados.
