Investigadores del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins han presentado un innovador desarrollo que permite la creación de fibras textiles que no solo son transpirables, elásticas y lavables como las telas convencionales, sino que también tienen la capacidad de recolectar y almacenar energía eléctrica. Este avance promete revolucionar la forma en que interactuamos con la tecnología en nuestra vida diaria.
Avances en materia textil
Las fuentes de energía basadas en fibras, como las baterías submilimétricas y los hilos fotovoltaicos, están marcando el inicio de una era de textiles inteligentes y electrónicos. En lugar de depender de voluminosas baterías externas, pronto podríamos estar utilizando ropa que, gracias a estas fibras, proporcione energía a dispositivos portátiles de alto rendimiento.
Desafíos y perspectivas de futuro
A pesar de su prometedor futuro, las fibras electrónicas se enfrentan a varios retos, especialmente en lo relacionado con su fabricación y diseño. Konstantinos Gerasopoulos, subdirector del programa de física, materiales y dispositivos electrónicos de APL (Applied Physics Laboratory, las siglas en inglés) e investigador principal del proyecto, subraya la necesidad de desarrollar fuentes de energía más pequeñas, reutilizables, duraderas y extensibles. El diseño tradicional de las baterías de fibra ha limitado su escalabilidad y rendimiento debido a la inactividad de gran parte de la superficie del electrodo, resultando en un rendimiento inferior.
Un nuevo método de fabricación para superar las barreras
Con el objetivo de tratar de enfrentar estos desafíos, el equipo de científicos ha ideado un método para la producción de baterías de fibra descrito en un estudio publicado el 22 de mayo en Advanced Materials Technologies. En lugar de usar equipos textiles convencionales, han personalizado equipos de baterías para alcanzar el grosor necesario. Este enfoque incluye configuraciones personalizadas roll-roll, haciendo que el proceso sea móvil y adecuado para la producción a gran escala. Todo el equipo necesario para fabricar estas baterías podría ser acomodado en una habitación pequeña.
Rachel Altmaier, autora principal del artículo, destaca la importancia de diseñar con compatibilidad para asegurar que los procesos se ejecuten de manera continua, haciendo que este desarrollo sea relevante para las líneas de fabricación existentes.
La innovación en detalle: baterías de fibra de 700 micrómetros
Las baterías desarrolladas consisten en tiras planas de electrodos de ánodo y cátodo, junto con un separador de polímero, que se prensan y laminan en un diseño apilado. Este diseño ofrece mayor potencia y rendimiento en comparación con las baterías de fibra estándar. La pila se corta con láser en una hebra similar a una fibra, con un ancho de aproximadamente 700 micrómetros, equivalente al grosor de cinco cabellos humanos. Este primer uso del corte por láser en una pila de baterías completa demuestra la viabilidad del método para poder personalizar el tamaño de la batería sin perjudicar su rendimiento.
Jason Tiffany, ingeniero de APL y coautor del artículo anteriormente mencionado, destaca que el sistema de corte permite procesar 100 metros de fibra total en poco más de cinco horas, lo que podría abrir aún más oportunidades para aplicaciones textiles.
Capturar la luz para convertirla en electricidad
En un segundo estudio publicado el mismo día en Advanced Functional Materials, el equipo de APL se enfocó en fabricar fibras escalables y de alto rendimiento capaces de captar la luz y convertirla en electricidad. Inspirados en la tecnología de células solares convencionales, los investigadores cortaron y ensamblaron pequeñas células solares en placas de circuitos delgadas y flexibles, las sellaron en un polímero protector y las tejieron con nailon para formar una hebra similar a una fibra.
Michael Jin, autor principal de este último artículo, explica que el mayor desafío de la tecnología actual de células solares es su rigidez. Para superar este obstáculo, el equipo utilizó un tipo específico de célula solar con terminales positivos y negativos en la parte posterior en forma de dedo, permitiendo su ensamblaje en una placa de circuito delgada y flexible.
