Científicos chinos allana el camino para dispositivos alimentados por el calor corporal

Olvídate de buscar un enchufe, el calor de tu muñeca pronto podría ser suficiente para mantener tu reloj inteligente funcionando indefinidamente. La búsqueda de una forma electrónica "alimentada por el calor corporal" es un concepto que fue alguna vez de ciencia ficción, pero que ahora se está acercando a la realidad.

Un equipo de científicos chinos ha desarrollado una película plástica innovadora capaz de convertir el calor corporal —incluso el calor de un motor de automóvil— en electricidad con un rendimiento récord.

El nuevo estudio, publicado este viernes en la revista Science, aborda un obstáculo importante para la tecnología portátil de próxima generación: encontrar una forma sostenible de alimentar los dispositivos que se usan todos los días. A medida que el uso de relojes inteligentes, rastreadores de actividad y parches médicos se vuelve más generalizado, la necesidad de cargar los dispositivos a diario se convierte en una molestia creciente. Para resolver esto, los investigadores están estudiando materiales termoeléctricos que pueden convertir las diferencias de temperatura en energía.

Estos materiales funcionan a través del efecto Seebeck. Esencialmente, cuando un lado de un material está más caliente que el otro, los electrones fluyen naturalmente hacia el lado más frío. Este movimiento de electrones crea una corriente eléctrica.

Históricamente, los mejores materiales para buscar el efecto Seebeck solían ser rígidos, pesados y a menudo tóxicos. Aunque los plásticos flexibles (polímeros) son más ligeros y fáciles de usar, generalmente no son muy eficientes. El problema es una contradicción a nivel molecular: para funcionar bien, un material necesita bloquear el paso del calor (baja conductividad térmica) mientras permite que la electricidad fluya fácilmente a través de él (alta conductividad eléctrica). Por lo general, si un material es bueno en una de estas propiedades, es bueno en ambas, lo que arruina la conversión de energía.

Liu Liyao, profesor asociado del Instituto de Química de la Academia China de Ciencias, precisó que el equipo superó este obstáculo creando una "estructura porosa jerárquica".

Piénsalo como una esponja de plástico llena de agujeros de diferentes tamaños, que van desde nanómetros hasta micrómetros. Esta estructura caótica y llena de agujeros actúa como una cadena montañosa rugosa para el calor, dificultando que las ondas de calor la atraviesen. Mientras tanto, los estrechos "puentes" entre estos agujeros obligan a las moléculas de polímero a alinearse en filas ordenadas y uniformes.

Estas filas actúan como autopistas de alta velocidad para los electrones, permitiendo que la electricidad fluya con mínima resistencia. Este diseño de doble acción redujo la fuga de calor en un 72 por ciento, mientras que aumentó el flujo eléctrico en un 52 por ciento.

La innovadora película plástica capaz de convertir el calor corporal en electricidad también estableció un récord para materiales flexibles, alcanzando un "figura de mérito termoelectrico" (puntuación utilizada para medir cuán eficientemente un material convierte el calor en energía) de 1,64 a aproximadamente 70 °C. Este resultado rompe el récord anterior de 1,4 para materiales flexibles similares.

En un laboratorio, los científicos chinos probaron un trozo de la película que medía 10 centímetros por 8 cm. El fragmento fue colocado sobre el cuerpo de una persona y generó con éxito 9 milivoltios de electricidad. Aunque es una cantidad pequeña, los investigadores estiman que al ampliar el material a superficies mayores podría alimentar sensores inalámbricos y otros dispositivos electrónicos de ultra bajo consumo.

Debido a que el material es un tipo de plástico, es compatible con técnicas de impresión industriales. Esto significa que eventualmente podría ser "impreso" en grandes rollos, de manera similar a cómo se producen los periódicos.

Liu afirmó que con un trabajo adicional para reducir costos y estabilizar el rendimiento, el "plástico generador de energía" podría usarse en diferentes escenarios, desde sensores médicos hasta sistemas de energía verde en la Tierra, e incluso para la generación de energía en el espacio.