Dispositivos portátiles impulsados por el movimiento humano

10 Mayo 2017

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Un grupo de investigación de la Universidad de Michigan State ha desarrollado, dentro del marco de determinado proyecto de investigación, un novedoso dispositivo llamado Nanogenerador Ferroeléctrico Biocompatible (FENG) capaz de recolectar energía proveniente del movimiento humano para cargar dispositivos electrónicos.

Marta Rio Calvo

Nelson Sepulveda, uno de los investigadores que pertenece a dicho grupo de investigación ha manifestado recientemente: “Estamos en el camino hacia nuevos dispositivos portátiles impulsados por el movimiento humano”. De hecho este grupo de investigación ha conseguido desarrollar algunas aplicaciones que utilizan estos nanogeneradores FENG como por ejemplo una pantalla táctil de cristal líquido LCD auto-alimentada, un banco de 20 luces LED y un teclado flexible, las cuales funcionan simplemente tocando o presionando el dispositivo sin la necesidad de utilizar una batería.

¿Cómo genera energía estos nanogeneradores FENG?

Tal y como aparece en este estudio, publicado en la revista nano-energy,  el dispositivo FENG está formado por una sucesión de diversas capas de diferentes materiales donde el material activo es polipropileno fotoeléctrico (PPFE), el cual está compuesto por huecos físicos y partículas inorgánicas.

El principal mecanismo de funcionamiento de estos nanogeneradores está basado en efectos piezoeléctricos y triboeléctricos. Es decir, sobre las superficies de la película de PPFE se depositan dos capas conductoras, las cuales funcionan como electrodos, entonces en la lámina de PPFE se inducen carga de polaridad opuesta cerca de cada electrodo. Al aplicar un esfuerzo mecánico los huecos cargados modifican su espesor y por tanto, cambian lo momentos dipolares inducidos en ellos por el campo eléctrico creado por los electrodos.

Figura 1.- Representación de la capa de PPFE (con huecos) y las dos capas conductoras. Formación de los dipolos a través del material y su cambio al aplicar esfuerzos mecánicos. (a) sin aplicar esfuerzo mecánico, (b) aplicando tracción, (c) aplicando compresión.

Finalmente, este cambio de los momentos dipolares es capaz de conducir los electrones desde el electrodo con carga negativa al electrodo con carga positiva, generando una diferencia de potencial o flujo de carga.

 Este dispositivo FENG es considerado como un método revolucionario y con gran futuro en la conversión de energía mecánica en eléctrica, debido a sus múltiples ventajas, como por ejemplo su extremadamente delgado espesor, alta flexibilidad, biocompatibilidad, eficiencia y bajo coste.

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