¿Pueden las vibraciones mecánicas generar una corriente eléctrica?

Investigadores de la Universidad de Waterloo y la Universidad de Toronto han desarrollado un nuevo material que convierte vibraciones mecánicas simples en electricidad para alimentar sensores.

Los materiales piezoeléctricos como el cuarzo y las sales de Rochelle se descubrieron en 1880 y se utilizaron en diversas tecnologías. Sin embargo, tienen una capacidad limitada para generar electricidad y, a menudo, contienen plomo, que es perjudicial para el medio ambiente y la salud humana.

Investigadores de la Universidad de Waterloo y la Universidad de Toronto han desarrollado un nuevo material que convierte las simples vibraciones mecánicas que nos rodean en electricidad para alimentar sensores en todo, desde marcapasos hasta naves espaciales. El material reducirá la dependencia de fuentes de energía no renovables y tendrá impactos sociales y económicos significativos.

El equipo utiliza el efecto piezoeléctrico, en el que la aplicación de presión, por ejemplo a través de vibraciones mecánicas, a un material adecuado genera una corriente eléctrica. Al explotar el efecto Jahn-Teller, un fenómeno químico bien conocido en el que un campo de cristal sufre una distorsión geométrica espontánea, los investigadores desarrollaron un cristal único considerable de un compuesto molecular de haluro metálico llamado cloruro de cobre Edabco. Los investigadores explicaron que utilizaron la sustancia extremadamente piezoeléctrica para crear nanogeneradores que tienen una densidad de potencia sin precedentes y pueden detectar pequeñas vibraciones mecánicas en cualquier entorno dinámico, incluido el movimiento humano y los automóviles. El proceso está libre de plomo y fuentes de energía no renovables.

Con su tamaño compacto de tan solo 2,5 centímetros cuadrados y un grosor similar al de una tarjeta de presentación, el nanogenerador se puede integrar fácilmente en numerosos escenarios. Promete alimentar sensores en una amplia variedad de dispositivos electrónicos, incluidos los miles de millones necesarios para el Internet de las cosas, una red en rápido crecimiento de objetos interconectados con sensores y software que comparten datos con otros dispositivos.

Los investigadores creen que en el futuro, las vibraciones de un avión alimentarán sus sistemas de monitoreo sensorial, y el marcapasos de una persona sin baterías será alimentado por los latidos de su corazón. La nueva sustancia mostró un rendimiento sin precedentes, marcando una nueva dirección para este campo de estudio.

Referencia: Sasa Wang et al., Gran respuesta piezoeléctrica en un haluro de metal molecular distorsionado de Jahn-Teller, comunicación de la naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-37471-3