Quizás pronto no tendremos ya necesidad de recargar con pesadas baterías o aparatosos cables nuestros teléfonos celulares.
Imagínese que la vibración de su voz, mientras conversa por teléfono, será capaz de convertirse en electricidad para que el aparato siga funcionando.
Aunque parezca ciencia ficción, un equipo de ingenieros en Estados Unidos está cada vez más cerca de lograrlo.
Los científicos de la Universidad de Texas A&M ya lograron duplicar la eficiencia de los llamados aparatos piezoeléctricos, que son capaces de producir energía a partir del movimiento y la vibración.
El tamaño importa
La clave, al parecer, 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, o 21 nanómetros de espesor.
El efecto piezoeléctrico, que se basa en la nanotecnología, ocurre en ciertos materiales cristalinos y cerámicos.Al estirarlos o comprimirlos se provoca una separación de carga eléctrica a lo ancho y esto provoca un voltaje que puede aprovecharse, dicen los autores.
El concepto piezoeléctrico no es nuevo, fue descubierto por científicos franceses en los 1880, quienes lo usaron por primera vez en aparatos sonares durante la primera guerra mundial.
Hoy en día, estos materiales se utilizan en encendedores electrónicos y micrófonos, en los cuales puede "recolectarse" energía con la presión de un dedo pulgar o incluso en una onda de sonido.
Actualmente se ha comenzado a estudiar la posibilidad de fabricar aparatos piezoeléctricos que recogen energía del movimiento humano o el movimiento de la ropa.
E incluso hay muchos clubes en Europa que ya han incorporado materiales piezoeléctricos en sus pisos de baile, para reciclar una pequeña parte de la energía que transmiten los danzantes.
Sin embargo, los científicos han descubierto que el comportamiento de los materiales en aparatos relativamente grandes puede cambiar radicalmente cuando se le fabrica a escala nanométrica.
Flexoelectricidad
El profesor Tahir Cagin y sus colegas del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Texas A&M descubrieron que a pequeñísima escala, a miles de millones de metro, puede producirse un nuevo efecto.
Lo han llamado "efecto flexoeléctrico" que produce un voltaje al retorcer y doblar el material, en lugar de comprimirlo o estirarlo como en la piezoelectricidad.
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 esto será posible si logramos procesar y fabricar apropiadamente para este propósito estos materiales" agrega.
Esto quiere decir que en lugar de las pequeñísimas señales eléctricas que se producen con un micrófono, a nanoescala el material podría directamente cargar los pequeños aparatos o recargar una batería.
El impacto de estos materiales, afirman los expertos, podría ser enorme, principalmente porque cada vez hay una mayor demanda para fabricar aparatos portátiles, inalámbricos y cada vez más pequeños que sean capaces de tener energía de larga duración.
Todavía 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", agrega el científico.
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