Uno de los grandes desafíos de los dispositivos portátiles, como los rastreadores de actividad física, es la duración limitada de sus baterías. Sin embargo, un futuro en el que esta tecnología pueda alimentarse del calor corporal parece cada vez más cercano. Investigadores de la Universidad de Washington (UW) han creado un prototipo flexible y duradero que es capaz de recolectar energía del calor generado por el cuerpo humano y transformarla en electricidad. Esta tecnología podría usarse para alimentar pequeños dispositivos electrónicos, como baterías, sensores o LEDs.
El prototipo, detallado en un artículo publicado el 30 de agosto en Advanced Materials, destaca por su resistencia. Incluso después de ser perforado varias veces y estirado hasta 2.000 veces, sigue funcionando de manera óptima. El profesor asistente de ingeniería mecánica de la UW y autor principal del estudio, Mohammad Malakooti, explicó que esta tecnología busca revolucionar el sector de los dispositivos portátiles: «Hace tiempo tuve esta visión: al colocar este dispositivo en la piel, utiliza el calor corporal para encender directamente un LED. Tan pronto como te lo pones, el LED se ilumina. Esto no era posible antes».
Tradicionalmente, los dispositivos que generan electricidad a partir del calor suelen ser rígidos y frágiles, pero el equipo de Malakooti ha diseñado uno que es extremadamente flexible y suave, lo que le permite adaptarse a la forma del cuerpo, como el brazo de una persona.
El dispositivo ha sido diseñado desde cero, partiendo de simulaciones para encontrar la mejor combinación de materiales y estructuras. El equipo creó la mayoría de los componentes en su laboratorio, destacando su enfoque innovador. La estructura consta de tres capas principales. En el centro, se encuentran semiconductores termoeléctricos rígidos que convierten el calor en electricidad.
Estos semiconductores están rodeados de materiales compuestos impresos en 3D con baja conductividad térmica, lo que maximiza la conversión de energía y reduce el peso del dispositivo. Para proporcionar flexibilidad y capacidad de auto-reparación eléctrica, los semiconductores están conectados mediante trazas de metal líquido impresas. Además, en las capas exteriores, se encuentran gotas de metal líquido que mejoran la transferencia de calor y mantienen la flexibilidad, ya que este metal permanece en estado líquido a temperatura ambiente. Todo, excepto los semiconductores, fue desarrollado en el laboratorio de Malakooti.
Además de los dispositivos portátiles, esta tecnología podría tener otras aplicaciones. Malakooti sugiere que los dispositivos podrían aprovechar el calor generado por la electrónica, como los equipos en centros de datos que consumen grandes cantidades de electricidad y emiten mucho calor. “Podrías imaginar estos dispositivos adheridos a componentes electrónicos calientes, aprovechando el calor residual para alimentar pequeños sensores”, comentó. Esto sería especialmente útil en centros de datos donde los servidores generan tanto calor que es necesario gastar aún más energía para mantenerlos refrigerados. Estos dispositivos permitirían reutilizar esa energía para alimentar sensores de temperatura y humedad, creando un sistema autónomo y más sostenible que reduce el consumo de energía.
Además, estos dispositivos también pueden funcionar de manera inversa, permitiendo calentar o enfriar superficies mediante el uso de electricidad, lo que abre nuevas posibilidades. Malakooti destaca que esta tecnología podría incorporarse en sistemas de realidad virtual u otros accesorios portátiles para crear sensaciones térmicas en la piel o mejorar la comodidad de los usuarios, aunque reconoce que aún queda mucho por avanzar en ese sentido.
Este proyecto contó con la participación de investigadores como Youngshang Han, estudiante de doctorado en ingeniería mecánica en la UW, y Halil Tetik, quien realizó esta investigación como becario postdoctoral en la UW y ahora es profesor asistente en el Instituto de Tecnología de Izmir. La investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias, Meta y Boeing.
