Hacia implantes médicos que funcionan con ondas sonoras ambientales
Estas tecnologías captadoras de energía aprovechan las cantidades mínimas de energía que hay en el entorno para generar electricidad y, con ella, lograr que funcionen dispositivos prácticos. Así, por ejemplo, sería posible que el mero movimiento humano hiciera funcionar a dispositivos portátiles o incluso implantables como un marcapasos. Una opción de singular interés para la captación de energía pasa por el uso de materiales «piezoeléctricos» capaces de transformar energía mecánica en energía eléctrica, según los descubrimientos logrados en 1880 por los hermanos franceses Jacques y Pierre Curie. Muy recientemente se sugirió que los nanomateriales piezoeléctricos podrían resultar aún más ventajosos por sus excepcionales propiedades mecánicas, sus coeficientes piezoeléctricos superiores y su compatibilidad con sustratos flexibles y ponibles. No obstante, y pese a que los resultados preliminares fueron muy prometedores, para realizar aplicaciones prácticas, los nanogeneradores piezoeléctricos requieren mejoras tanto en los procesos de fabricación como en la eficiencia de la transducción. El proyecto «Piezoelectric nanogenerators on suspended microstructures for energy harvesting» (PING), financiado con fondos europeos, abordó estos aspectos y logró avances significativos en un espacio de tiempo muy reducido. En concreto, los investigadores trataron de mejorar un proceso de producción a baja temperatura (crecimiento químico acuoso) para incrementar sustancialmente la homogeneidad y la longitud de los nanocables de óxido de cinc. Además, se propusieron incrementar las posibilidades de generación eléctrica mediante la integración de nanocables largos con diafragmas y puentes suspendidos en miniatura para transformar la energía acústica entrante en una deflexión aún mayor de los nanocables. Durante el proceso de crecimiento, se introdujo el calentamiento localizado para facilitar la obtención de nanocables más largos y dotados de una estructura más uniforme. El equipo diseñó unos microcalentadores innovadores empleando modelos del método de elementos finitos y, como resultados preliminares, ya se han producido nanocables de óxido de cinc muy largos calentando el sustrato solamente en lugar de la solución de nutrientes al completo. Ello permitió reducir sustancialmente el consumo energético y la generación de residuos materiales. Para evaluar la morfología y la cristalinidad de los nanocables, se emplearon técnicas avanzadas de microscopia. La técnica empleada resulta interesante no sólo para la fabricación de dispositivos de alto rendimiento, sino que además es rentable y respetuosa con el medio ambiente. Actualmente se sigue desarrollando el método de calentamiento del sustrato y se están describiendo los primeros dispositivos encapsulados. PING ha sentado las bases para desarrollar nanodispositivos y nanogeneradores piezoeléctricos sustancialmente mejores gracias a métodos de procesamiento novedosos. Los nanogeneradores deberían resultar adecuados para numerosas aplicaciones, como por ejemplo dispositivos médicos implantables y redes sensoras inalámbricas. Una alimentación autónoma que elimine la necesidad de disponer de baterías recargables permitirá que los dispositivos funcionen tanto tiempo como aguanten sus materiales.
Palabras clave
Nanogenerador, piezoeléctrico, aprovechamiento energético, nanocable, crecimiento químico acuoso, microcalentador, membrana en suspensión
