Para que la tecnología vestible emergente avance, necesita fuentes de energía mejoradas.
Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan han brindado una solución potencial a través de bosques de nanotubos de carbono arrugados o bosques CNT.
Changyong Cao, director de Soft Machines and Electronics Laboratory de MSU, dirigió a un equipo de científicos en la creación de supercapacitores altamente estirables para la alimentación de dispositivos electrónicos vestibles.
El supercapacitador ha demostrado un sólido rendimiento y estabilidad, incluso cuando se estira hasta el 800% de su tamaño original para miles de ciclos de estiramiento/relajación.
Los resultados del equipo, publicados en la revista Advanced Energy Materials, pueden estimular el desarrollo de nuevos sistemas electrónicos de energía estirable, dispositivos biomédicos implantables, así como sistemas de empaque inteligente.
“La clave del éxito es el enfoque innovador de arrugar los conjuntos de CNT alineados verticalmente, o los bosques de CNT”, dijo Cao, profesor asistente de MSU School of Packaging.
“En lugar de tener una película delgada plana estrictamente restringida durante la fabricación, nuestro diseño permite que el bosque CNT interconectado en tres dimensiones mantenga una buena conductividad eléctrica, lo que lo hace mucho más eficiente, confiable y robusto”.
La mayoría de las personas conocen la tecnología vestible en su forma básica como iWatches que se comunican con los teléfonos inteligentes.
En este ejemplo, son dos piezas de tecnología que necesitan baterías.
Ahora imagine parches de piel inteligente para las víctimas de quemaduras que pueden monitorear la curación mientras se potencian a sí mismos: ese es el futuro que la invención de Cao puede crear.
En el campo médico, se están desarrollando dispositivos electrónicos estirables/vestibles que son capaces de contorsiones extremas y pueden adaptarse a superficies complicadas y desiguales.
En el futuro, estas innovaciones podrían integrarse en tejidos y órganos biológicos para detectar enfermedades, monitorear la mejora e incluso comunicarse con los médicos.
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¿Por qué desarrollar nuevos parches geniales si tienen que funcionar con paquetes de baterías voluminosos que se calientan y requieren recarga? (Eso es extremo, pero entiende la idea)
El descubrimiento de Cao es el primero en utilizar CNT arrugados para aplicaciones de almacenamiento de energía estirables, que crecen como árboles con sus doseles enredados en obleas.
Este bosque, sin embargo, tiene apenas 10-30 micrómetros de altura.
Después de ser transferido y arrugado, el bosque de la CNT forma impresionantes patrones estirables, como una manta.
El bosque CNT interconectado en 3D tiene una superficie mayor y se puede modificar fácilmente con nanopartículas o adaptarse a otros diseños.
“Es más robusto; es realmente un avance en el diseño”, dijo Cao, quien también es profesor asistente de ingeniería mecánica e ingeniería eléctrica e informática.
“Incluso cuando se estira hasta un 300% en cada dirección, aún conduce de manera eficiente.
Otros diseños pierden eficiencia, por lo general, se pueden estirar en una sola dirección o funcionar mal cuando se estiran a niveles mucho más bajos”.
En términos de su capacidad para recolectar y almacenar energía, los nano-bosques arrugados de Cao superaron a la mayoría de los supercapacitores basados en CNT que se sabe que existen.
A pesar de que tecnología de mayor rendimiento puede soportar miles de ciclos de estiramiento/relajación, todavía hay espacio para mejorar.
Las nanopartículas de óxido metálico se pueden impregnar fácilmente en las CNT arrugadas, de modo que la eficiencia de la invención mejora mucho más.
El enfoque recién inventado debería desencadenar el avance de los sistemas electrónicos estirables autoalimentados, agregó Cao.
Fuente: Noticias de la Ciencia
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