Descubren cómo hacer que un móvil no necesite batería

Un equipo de investigadores ha llevado la aplicación de la piezoelectricidad –mediante la que es posible obtener energía a partir de la tensión mecánica ejercida sobre determinados materiales– a la nanoescala, y logró que un teléfono móvil pueda obtener la energía necesaria para funcionar a partir de las ondas sonoras emitidas por el usuario al hablar. La aplicación de esta tecnología podría convertir en autosuficientes diversos dispositivos de uso cotidiano.

Los sistemas piezoelécticos funcionan obteniendo electricidad a partir de la tensión mecánica ejercida sobre determinados materiales, principalmente determinados tipos de cristales.

Descubierta por los hermanos Paul Jacques y Pierre Curie en 1880, la piezoelectricidad fue utilizada posteriormente de forma ocasional y sólo en los últimos años comienza a verse implementada en diversos dispositivos, aprovechándose en ellos la capacidad no sólo de convertir la energía mecánica en energía eléctrica sino también a la inversa.

La piezoelectricidad se utiliza por ejemplo en los transductores acústicos del sonar (dispositivo en el que fue implementada durante la I Guerra Mundial) y en dispositivos clínicos de ultrasonidos, así como en bombas y motores de precisión para aplicaciones médicas. También utilizan piezoelectricidad para su funcionamiento los micrófonos, relojes de cuarzo y los encendedores de cigarrillos de los coches. Estos últimos obtienen el suficiente voltaje para crear la chispa que prende el gas del impacto causado sobre un cristal piezoeléctrico al presionar el usuario el botón de los mismos.

A una mayor escala, algunos clubs nocturnos en Europa ofrecen pistas de baile construidas con piezoeléctricos que absorben y convierten la energía de las pisadas para ayudar a alimentar las luces del club. Y ha sido documentado que un gimnasio de Hong Kong está usando esta tecnología para convertir en energía susceptible de proveer alimentación para luces y música el ejercicio de los que lo frecuentan.

Se trata asimismo de una tecnología investigada por la Defense Advanced Research Projects Agency como posible método para generar energía para alimentar los equipos portátiles de los soldados a partir de su propio andar.

Pero, dada su capacidad de obtener energía eléctrica a partir del movimiento o las vibraciones ambientales, las más ventajosas posibilidades de su aplicación pueden obtenerse quizá en el ámbito de aquellos dispositivos de uso cotidiano que precisan para su funcionamiento de baterías que habitualmente ofrecen el problema de un corto tiempo de vida.

El primero de estos dispositivos en que puede pensarse es el teléfono móvil, y es que a partir del uso de la piezoelectricidad podemos imaginar uno de ellos funcionando de forma autosuficiente y sin necesidad de ser nunca cargado, ya que extraería la energía necesaria de las ondas de sonido producidas por el usuario.

A esto parece apuntar el reciente trabajo de Tahir Cagin, un profesor (receptor en el pasado del prestigioso Premio Feyman en Nanotecnología) del departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Texas, en el que se describe la combinación de nanotecnología (campo en el que Cagin es especialista) con materiales piezoeléctricos para generar energía a partir de esas ondas sonoras con una eficiencia del 100%, según se explica en un comunicado de dicha universidad.

A partir del estudio de las leyes básicas de la naturaleza se pueden desarrollar mejores materiales de ingeniería. Cagin y su equipo han estado analizando las constituciones químicas y las composiciones físicas, y luego han manipulado esas estructuras para mejorar el rendimiento de los materiales. Pero han ido más allá de los progresos habituales en la investigación con piezoelectricidad, llevando y aplicando esta en la dimensión de la nanoescala.

“Cuando los materiales son llevados a la dimensión de nanoescala, sus propiedades para algunas características de rendimiento cambian dramáticamente”, señala Cagin. “En este ejemplo con materiales piezoeléctricos, hemos demostrado que cuando vas a una determinada escala de tamaño –entre 20 y 23 nanómetros– realmente mejoras la capacidad de recogida de energía en un 100%”.

Cagin explica que las principales ventajas de trabajar en esta escala son las maleabilidad que los materiales adquieren en ella. Es como comparar algo del tamaño de un teléfono con algo del tamaño de un cabello; en la escala de este último los materiales reaccionan de forma diferente y son más susceptibles de cambiar a partir de su entorno.

Según Cagin, si los materiales son procesados y fabricados apropiadamente (y en este caso se trata de manufacturarlo a un espesor de 21 nanómetros), incluso las interferencias en forma de ondas sonoras podrían ser recogidas para alimentar futuros nano y microdispositivos.

Los hallazgos del equipo Cagin son detallados en un artículo publicado en Physical Review B, la publicación científica de la American Physical Society. Puede que esta tecnología termine con el mencionado problema de la corta vida de las baterías en dispositivos populares como los reproductores de MP3, y en aquellos –como portátiles y teléfonos móviles– con los que tejemos a escala planetaria nuestras redes de comunicación.