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Textiles inteligentes: La tela lavable genera energía del cuerpo

El prototipo tiene funciones piezoeléctricas y triboeléctricas.

© NTU Singapur
7 de junio de 2022
Innovación en Textiles
Singapur
Ropa/Calzado

 

Un electrodo estirable (izquierda) está serigrafiado con una tinta que comprende un material similar al caucho e integrado en el prototipo de recolección de energía basado en tela (derecha).

Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur han desarrollado un tejido elástico e impermeable que convierte la energía generada por los movimientos corporales en energía eléctrica.

Un componente crucial en la tela es un polímero que cuando se presiona o se aprieta convierte la tensión mecánica en energía eléctrica. Está hecho con spandex estirable como capa base e integrado con un material similar al caucho para mantenerlo fuerte, flexible e impermeable.

En un experimento de prueba de concepto publicado en la revista científica Advanced Materials, el equipo de NTU Singapur demostró que tocar una pieza de 3 cm por 4 cm de la nueva tela generaba suficiente energía eléctrica para encender 100 LED.

Lavar, doblar y arrugar la tela no causó ninguna degradación del rendimiento, y podría mantener una salida eléctrica estable durante hasta cinco meses, lo que demuestra su potencial para su uso como textil inteligente y fuente de energía portátil.

“Ha habido muchos intentos de desarrollar telas o prendas que puedan cosechar energía del movimiento, pero un gran desafío ha sido desarrollar algo que no se degrade en función después de ser lavado, y al mismo tiempo conserve una excelente producción eléctrica”, dijo el científico de materiales y rector asociado de la NTU, el profesor Lee Pooi See, quien dirigió el estudio. “Hemos demostrado que nuestro prototipo sigue funcionando bien después del lavado y el arrugamiento. Creemos que podría tejerse en camisetas o integrarse en las suelas de los zapatos para recolectar energía de los movimientos más pequeños del cuerpo, canalizando la electricidad a los dispositivos móviles”.

El tejido prototipo produce electricidad de dos maneras: cuando se presiona o aplasta (piezoelectricidad), y cuando entra en contacto o está en fricción con otros materiales, como guantes de piel o de goma (efecto triboeléctrico).

Para fabricar el prototipo, los científicos primero hicieron un electrodo estirable mediante la serigrafía de una tinta que comprende plata y estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), un material similar al caucho que se encuentra en los mordedores y agarres del manillar, para hacerlo más estirable e impermeable.

Este electrodo estirable se une a una pieza de tela de nanofibra que se compone de dos componentes principales: poli(fluoruro de vinilideno)-co-hexafluoropropileno (PVDF-HPF), un polímero que produce una carga eléctrica cuando se comprime, dobla o estira y se estira y sin plomo perovskitas, un material prometedor en el campo de las células solares y los LED.

“La incorporación de perovskitas en PVDF-HPF aumenta la producción eléctrica del prototipo”, explicó el estudiante de doctorado de NTU Jiang Feng. “Optamos por las perovskitas sin plomo como una opción más respetuosa con el medio ambiente. Si bien las perovskitas son frágiles por naturaleza, integrarlas en PVDFHPF les da a las perovskitas una durabilidad mecánica y flexibilidad excepcionales. El PVDF-HPF también actúa como una capa adicional de protección para las perovskitas, lo que aumenta su propiedad mecánica y estabilidad”.

El resultado es un prototipo de tejido que genera 2,34 vatios por metro cuadrado de electricidad, suficiente para alimentar pequeños dispositivos electrónicos, como LED y condensadores comerciales.

“A pesar de la capacidad mejorada de la batería y la reducción de la demanda de energía, las fuentes de energía para dispositivos portátiles aún requieren reemplazos frecuentes de la batería”, dijo el profesor Lee. “Nuestros resultados muestran que nuestro prototipo de tejido de recolección de energía puede aprovechar la energía de vibración de un ser humano para extender potencialmente la vida útil de una batería o incluso para construir sistemas autoalimentados. Hasta donde sabemos, este es el primer dispositivo de energía híbrido basado en perovskita que es estable, estirable, transpirable, impermeable y, al mismo tiempo, capaz de ofrecer un rendimiento de salida eléctrica excepcional”.

www.ntu.edu.sg