El sueño de muchos usuarios de no tener que depender de una batería para sus teléfonos móviles se está haciendo realidad gracias a un equipo de científicos que ha conseguido desarrollar una tecnología piezoeléctrica que nos permitirá hablar con nuestros aparatos sin depender de ellas. Es posible gracias a las vibraciones de nuestra propia voz que generan electricidad. Eso sí, también perderemos la socorrida excusa de advertir que nos quedamos sin batería cuando algún pesado nos está molestando.
Mediante la propia voz, los aparatos de telefonía móvil podrán recargarse gracias a la percusión de las ondas sonoras sobre un sistema piezoeléctrico. Parece de ciencia ficción pero eso es lo que parece sugerir el reciente trabajo de Tahir Cagin un profesor (ganador del prestigioso Premio Feyman en Nanotecnología) del departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Texas A&M, en el que se describe la combinación de nanotecnología con materiales piezoeléctricos para generar energía a partir de esas ondas sonoras con una mejora del 100%, según se explica en un comunicado de dicha universidad. Y es que las baterías que no necesitan recarga son el sueño eterno de la humanidad. Lo intentan todo. Con materiales raros, con sistemas extraños (y hasta insalubres), con medios peculiares, con energías renovables y con todo lo imposible.
La piezoelectricidad es una técnica muy vieja que fue descubierta por los hermanos Paul Jacques y Pierre Curie en 1880 y posteriormente aplicada por primera vez en aparatos de sónar durante la I Guerra Mundial. Apenas se aprovechó en aquellos tiempos por su poco rendimiento energético 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. Los sistemas piezoeléctricos funcionan esencialmente obteniendo electricidad a partir de la tensión mecánica ejercida sobre determinados materiales, principalmente determinados tipos de cristales. Es decir, si golpeamos un cristal con esa propiedad, se produce electricidad. Y viceversa, si aplicamos electricidad lo que obtenemos es un movimiento o vibración. Hoy día estamos rodeados de aparatos que emplean esta vetusta pero curiosa tecnología. Muchos pequeños dispositivos funcionan con dicha tecnología: relojes de cuarzo, encendedores automáticos y sensores de todo tipo para la industria, entre otros. El principal defecto de los sistemas piezoeléctricos es que producen muy poca energía a cuando se le aplican de vibraciones.
Pero eso ha cambiado gracias Cagin, que implementando la vieja tecnología con la que parece ser la panacea del siglo XXI, la nanotecnología, ha conseguido duplicar los resultados en cuanto a la generación de energía. La clave está en el tamaño, como señalan los autores del estudio en la revista Physical Review B. Los científicos descubrieron que cierto tipo de material piezoeléctrico puede convertir la vibración en energía aumentada al 100% cuando se le fabrica a un pequeñísimo tamaño. Y pequeño quiere decir casi 5.000 veces más delgado que un cabello humano. El efecto piezoeléctrico ocurre en ciertos materiales cristalinos y cerámicos. Al estirarlos o comprimirlos se provoca una separación de carga eléctrica a lo ancho y ésto provoca un voltaje que puede aprovecharse, dicen los autores. “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 nos habla de un nuevo efecto que ha bautizado como flexoelectricidad. Lo han llamado así porque produce un voltaje al retorcer y doblar el material, en lugar de comprimirlo o estirarlo como en la piezoelectricidad de toda la vida. Los investigadores comprobaron que el efecto puede ser maximizado con ménsulas nanométricas -una especie de pequeñísimo tablero que genera un voltaje- manipulando la forma de éstas. El estudio -en teoría- muestra que el efecto puede hasta triplicar la cantidad de energía disponible, gramo por gramo, de los materiales piezoeléctricos. En los micrófonos y uñetas para instrumentos acústicos se usa este efecto para crear una señal eléctrica con la presión en una onda de sonido o una simple vibración. "Incluso las alteraciones en la forma de las ondas de sonido podrían en el futuro ser "recolectadas" para producir energía en aparatos nano y micrométricos" expresa el profesor Cagin. "Y ésto será posible si logramos procesar y fabricar apropiadamente para este propósito estos materiales" agrega. Esto significa que en vez de generar minúsculos chispazos que apenas sirven para prender un mechero, con esta tecnología se podrá liberar suficiente energía como para recargar un teléfono móvil.
La piezoelectricidad es una técnica muy vieja que fue descubierta por los hermanos Paul Jacques y Pierre Curie en 1880 y posteriormente aplicada por primera vez en aparatos de sónar durante la I Guerra Mundial. Apenas se aprovechó en aquellos tiempos por su poco rendimiento energético 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. Los sistemas piezoeléctricos funcionan esencialmente obteniendo electricidad a partir de la tensión mecánica ejercida sobre determinados materiales, principalmente determinados tipos de cristales. Es decir, si golpeamos un cristal con esa propiedad, se produce electricidad. Y viceversa, si aplicamos electricidad lo que obtenemos es un movimiento o vibración. Hoy día estamos rodeados de aparatos que emplean esta vetusta pero curiosa tecnología. Muchos pequeños dispositivos funcionan con dicha tecnología: relojes de cuarzo, encendedores automáticos y sensores de todo tipo para la industria, entre otros. El principal defecto de los sistemas piezoeléctricos es que producen muy poca energía a cuando se le aplican de vibraciones.
Pero eso ha cambiado gracias Cagin, que implementando la vieja tecnología con la que parece ser la panacea del siglo XXI, la nanotecnología, ha conseguido duplicar los resultados en cuanto a la generación de energía. La clave está en el tamaño, como señalan los autores del estudio en la revista Physical Review B. Los científicos descubrieron que cierto tipo de material piezoeléctrico puede convertir la vibración en energía aumentada al 100% cuando se le fabrica a un pequeñísimo tamaño. Y pequeño quiere decir casi 5.000 veces más delgado que un cabello humano. El efecto piezoeléctrico ocurre en ciertos materiales cristalinos y cerámicos. Al estirarlos o comprimirlos se provoca una separación de carga eléctrica a lo ancho y ésto provoca un voltaje que puede aprovecharse, dicen los autores. “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 nos habla de un nuevo efecto que ha bautizado como flexoelectricidad. Lo han llamado así porque produce un voltaje al retorcer y doblar el material, en lugar de comprimirlo o estirarlo como en la piezoelectricidad de toda la vida. Los investigadores comprobaron que el efecto puede ser maximizado con ménsulas nanométricas -una especie de pequeñísimo tablero que genera un voltaje- manipulando la forma de éstas. El estudio -en teoría- muestra que el efecto puede hasta triplicar la cantidad de energía disponible, gramo por gramo, de los materiales piezoeléctricos. En los micrófonos y uñetas para instrumentos acústicos se usa este efecto para crear una señal eléctrica con la presión en una onda de sonido o una simple vibración. "Incluso las alteraciones en la forma de las ondas de sonido podrían en el futuro ser "recolectadas" para producir energía en aparatos nano y micrométricos" expresa el profesor Cagin. "Y ésto será posible si logramos procesar y fabricar apropiadamente para este propósito estos materiales" agrega. Esto significa que en vez de generar minúsculos chispazos que apenas sirven para prender un mechero, con esta tecnología se podrá liberar suficiente energía como para recargar un teléfono móvil.Estos experimentos tienen una importancia capital para el mundo desarrollado pues cada vez existen más aparatos portátiles que dependen de baterías. Sin embargo los científicos tendrán que resolver varios aspectos complejos de los piezoeléctricos a nanoescala. Uno de ellos, es cómo convertir un material del tamaño y la forma de un poste de teléfono al tamaño de un cabello humano. "Estamos estudiando las leyes básicas de la naturaleza como la física y estamos tratando de aplicarlas en el desarrollo de mejores materiales" afirma el profesor Cagin. "Tenemos que analizar las constituciones químicas y composiciones físicas para ver cómo manipulamos estas estructuras para mejorar el rendimiento de estos materiales", termina el científico.
La verdad es que parece una minucia pero si esta nueva tecnología consigue imponerse, se producirá todo un cambio generacional en los aparatos portátiles de todo tipo, no sólo los teléfonos móviles. Según se desprende de los comentarios del profesor Cagin, en cuanto se desarrollen nuevos materiales más eficientes, no será necesario ni hablar para generar las vibraciones sonoras. Con el ruido de fondo será suficiente para que los aparatos funcionen. Esta tecnología tiene mucho futuro en nuestras ruidosas ciudades pero cuando nos dispongamos a viajar al campo mucho me temo que vamos a tener que cantarle una serenata al portátil para que funcione. Bueno, yo ya lo hago con el mío cuando me sorprende con algún pantallazo azul. No quisiera tener que reproducir aquí las lindezas que amorosamente le recito por actuar con tan chistoso comportamiento.
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