Componentes de un minigenerador con nanotecnología

Un nanogenerador, algunas veces referido como un minigenerador, consiste en un circuito integrado con componentes hechos de silicona y cerámica piezoeléctrica, contactos a una superficie flexible llamada substrato. Mientras que la fuerza y otras propiedades del substrato son importantes en la ingeniería del nanogenerador, la parte realmente interesante ocurre en la circuitería. En la superficie usando solamente nuestra vista, podemos ver una serie de líneas y ventanas que parece una imagen plana en dos dimensiones. Sin embargo, una mirada con microscopio debajo de las capas externas de este chip flexible, nos revela una imagen en tres dimensiones totalmente diferente.  La electricidad es generada en el material piezoeléctrico. Como se ha mencionado en el anterior artículo, se desarrolló lo que se llama nanowires o nanocables. Cada uno de estos minúsculos cables puede tener entre cien o 300 nanómetros de diámetro. Por ello, es acertado comparar el tamaño que tienen con el cabello humano.

En los minigeneradores por nanotecnología más recientes, se añade un conjunto de nanocables al substrato y se pone un electrodo de silicona al otro lado del cable. El electrodo tiene una forma ondulante o serpenteada en su superficie. Cuando una pequeña presión física es aplicada al nanogenerador, cada nanocable se flexiona y genera una carga eléctrica. El electrodo captura esa carga y la transporta a través del resto del circuito de este minigenerador. Todo el dispositivo puede tener varios electrodos capturando energía de millones de estos minúsculos cables. De todos modos, se han realizado diferentes acercamientos a este tipo de nanogenerador, y la forma de enlace de estos cables se puede hacer de varias formas.

Hay otra modalidad donde se utiliza cinta para formar estos microscópicos dibujos en una superficie. Se realiza formando estas cintas en una superficie de óxido de magnesio y luego retirándolas usando ácido fosfórico. Entonces “colocan” estas nanocintas en una superficie de goma elástica que al ser tensada, enlaza las cintas perfectamente sin romperlas. Cuando estas cintas se doblan, sus movimientos generan electricidad, lo cual hacen sin llegar a dañarse o a romperse. Construir estos dispositivos con la premisa básica de formar cables flexibles de material piezoeléctrico, ha hecho que los investigadores hayan estudiado maneras de conseguir más energía en cada nuevo diseño. ¿Para que nos podrían servir estos nanogeneradores?

Los médicos necesitan tecnologías para poder alimentar algunos dispositivos que se implantan en pacientes para regular o monitorizar la salud del individuo. Algunos ejemplos de este tipo de dispositivos son los marcapasos y algunos sistemas de control de glucosa. Dispositivos implantados nos llegan con un desafío heredado: se gastan con el tiempo o requieren que las baterías sean reemplazadas. Al usar nanogeneradores, los médicos podrían implantar una nueva generación de estos dispositivos con la capacidad de durar mucho y sin ser invasivo para el organismo. Tales dispositivos podrían almacenar la energía de movimientos involuntarios como un latido de corazón o la respiración. Dicho de otra manera, nuestro cuerpo mantendría activo un dispositivo que nos ayuda a mantenernos vivos y sanos. Al usar materiales no tóxicos, como son los piezoeléctricos, no hay peligro de rechazos o problemas.

Aparte de los anterior, se piensa que los teléfonos móviles, iPods, y otros tipos de dispositivos similares. Al ser estos minigeneradores tan pequeños, se podrían fácilmente colocar en la ropa, por lo un iPod por ejemplo, podría utilizar el pulso de la persona para mantener la batería cargada. Se espera que este tipo de tecnología esté entre nosotros en los próximos años.

Otra ventaja que se espera de estos generadores revolucionarios, es su impacto potencialmente positivo en el medioambiente. Los nanogeneradores utilizan una fuente de energía renovable: la energía cinética de los movimientos de nuestro cuerpo. Están creados de materiales más amigables con el entorno que las baterías corrientes, y tienen el potencial de reducir los residuos asociados con la producción de baterías. Aun así, el impacto es pequeño debido al tamaño y la limitada energía de estos minigeneradores. Con el tiempo, se piensa que incluso podrían alimentar ordenadores portátiles.

Los nanogeneradores probablemente no reemplacen a las baterías, al menos en un futuro cercando. Todavía se necesitarán baterías de respaldo para los dispositivos con los cuales no estamos en contacto directo habitualmente, como por ejemplo los despertadores. Por otra parte, también queremos asegurarnos de que algunos dispositivos continúan funcionando bien incluso cuando no los estamos manipulando, como puede ser nuestro iPhone. Puede que en el futuro, los fabricantes podrán crear nanogeneradores con algún tipo de sistema de batería recargable mejorar las características y funciones de este dispositivo, y respetando el medioambiente.

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