Los nanogeneradores flexibles e integrables, hechos de películas delgadas de un material esponjoso llamado fluoruro de polivinilideno mesoporoso piezoeléctrico (PVDF), se pueden unir directamente a un dispositivo electrónico, y convierten efectivamente la energía mecánica producida por oscilaciones en electricidad.
Estos dispositivos proporcionan una solución prometedora para el desarrollo de dispositivos electrónicos con alimentación propia.
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Se trata de nanogeneradores que pueden adquirir la energía producida por la vibración de una superficie y convertirla en electricidad. Fácilmente se pueden incorporar directamente en la carcasa de un teléfono móvil, por ejemplo, lo que permitiría cargar la batería del teléfono a partir de las vibraciones producidas al caminar, al viajar en un auto, etc.
El nanogenerador está hecho de un material polímero piezoeléctrico común llamado fluoruro de polivinilideno, o PVDF. Los materiales piezoeléctricos pueden generar electricidad a partir de una fuerza mecánica, o a la inversa, también pueden generar una tensión mecánica cuando se les aplica un campo eléctrico.
En lugar de depender de una fuerza mecánica o de un campo eléctrico, los investigadores incorporaron nanopartículas de óxido de zinc en una película delgada de PVDF para desencadenar la formación de la fase piezoeléctrica que permite adquirir la energía producida por la vibración. Luego separaron las nanopartículas de la película, y los poros interconectados resultantes – llamados ” mesoporos ” debido a su tamaño – hacen que el material, que normalmente es rígido, se comporte un poco como una esponja.
El material esponjoso es la clave para adquirir la energía producida por la vibración. “Cuanto más blando es el material, más sensible es a las pequeñas vibraciones”, dice el Dr. Xudong Wang, profesor de ciencias de los materiales y de ingeniería.
El nanogenerador incorpora hojas delgadas de electrodos, tanto en la parte delantera como en la trasera de la película de polímero mesoporoso, que se puede adherir perfectamente a las superficies planas, rugosas o con curvas, incluyendo la piel humana. En el caso de un teléfono móvil, utiliza el propio peso del teléfono para mejorar su desplazamiento y amplificar su producción eléctrica.
El nanogenerador podría convertirse en una parte integral de un dispositivo electrónico y alimentar directamente el dispositivo a partir de la energía producida por la vibración del entorno.
Wang dice que debido a la sencillez del proceso de diseño, el dispositivo se puede fabricar a escala industrial. “En la película podemos crear propiedades mecánicas sintonizables”, concluye el investigador.
Artículo científico: Yanchao Mao, Ping Zhao, Geoffrey McConohy, Hao Yang, Yexiang Tong, Xudong Wang. Sponge-Like Piezoelectric Polymer Films for Scalable and Integratable Nanogenerators and Self-Powered Electronic Systems.
Advanced Energy Materials, 27 Jan 2014, doi: 10.1002/aenm.201301624
Fuente: University of Wisconsin-Madison
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