Nueva generación de ropa inteligente que genera energía

Nueva generación de ropa inteligente que genera energía

Susana Guzmán, investigadora de la uma y una de las desarrolladoras de esta ropa inteligente

Un grupo de la Universidad de Málaga ha desarrollado ropa inteligente capaz de generar energía eléctrica, gracias a una biotinta hecha con monómeros de la piel del tomate y nanopartículas de carbono.

El secreto está en la diferencia de temperatura. Un equipo de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Málaga ha conseguido fabricar una camiseta capaz de generar electricidad. El secreto es un fenómeno físico conocido como efecto Seebeck, que permite generar la electricidad suficiente como para cargar el móvil y, lo más importante, con su aplicación se abre un camino nuevo para el desarrollo de ropa inteligente.

Ropa inteligente que genera energía

El trabajo se ha realizado en colaboración con el Instituto Italiano de Tecnología de Génova, y se trata de un prototipo e-textile desarrollado con métodos sostenibles y materiales de bajo coste, como la piel de tomate.

Los investigadores de la Universidad de Málaga han dado un paso destacado en este campo, ya que han conseguido crear un dispositivo electrónico sin utilizar los metales convencionales, que hasta ahora eran imprescindibles para la construcción de este tipo de aparatos.

Se da cabida a materiales que ahora no se valoran, que por lo general acaban en la basura, como la piel de algunos alimentos, en una apuesta por la economía circular y por el reciclado de materiales para la construcción de elementos electrónicos. Y todo para crear equipos electrónicos con “materiales ligeros, asequibles y menos tóxicos”, explica uno de los autores de esta investigación, José Alejandro Heredia.

Economía circular y materiales sostenibles

La verdad es que suena raro obtener energía solo con la reacción generada por la diferencia de temperatura entre el organismo de la persona que porta esta camiseta inteligente y el entorno. La explicación está en el efecto Seebeck y en una formulación química que emplea agua y etanol, derivados de piel de tomate y nanopartículas de carbono.

Cuando esta disolución se calienta, penetra y se adhiere al algodón, se logran unas propiedades eléctricas similares a las de metales como el telurio, el germanio o el plomo y se genera electricidad. La gran diferencia radica en que en esta camisa se han empleado materiales biodegradables y mucho más baratos. Así que las ventajas de esta nueva generación de dispositivos son palpables.

Ropa inteligente que produce energía

Nueva generación de tejidos inteligentes

Este nuevo tejido da lugar a ropa inteligente y es el resultado de una colaboración hispano italiana. Los primeros pasos los dio el equipo italiano, que había logrado un material para impregnar prendas de vestir y con capacidad para producir energía. Sin embargo se encontraba con el problema de que esa capa desaparecía de la ropa en unos pocos lavados, ya que el material se presentaba en formato de polvo.

Entonces fue cuando entró en juego el grupo de la Universidad de Málaga, gracias a unas investigaciones previas de Alejandro Heredia, en las que había comprobado la eficacia de los monómeros de la piel del tomate para adherirse a la celulosa. Este mismo avance fue incorporado al proyecto, con la diferencia de que en vez de tratarse de celulosa, el material a impregnar era el algodón.

“Cuando se añadió el ácido derivado del tomate a esa mezcla de nanopartículas de carbono se consiguió impregnar el tejido de algodón, que se ha probado con éxito en ciclos de diez lavados”, dice Susana Guzmán. Y lo más importante, sigue funcionando y reproduciendo el efecto Seebeck descrito en los metales.

funcionamiento de esta nueva ropa inteligente

Camiseta deportiva inteligente

La fórmula ya estaba lista, solo faltaba probarla en prendas de ropa. Para ello, los investigadores eligieron material deportivo de alta gama, prendas de ropa realizadas con materiales muy desarrollados, que tienen cierto valor añadido y en las que la incorporación de esta biotinta para producir energía, apenas encarecería el precio final.

Lejos de impregnar toda la camiseta de esta biotinta energética, los investigadores apostaron por introducir solamente unas franjas del material, y éstas coincidirían con el logo de la marca del fabricante o con algún elemento visual, de manera que queden disimuladas en el propio diseño de la camiseta. A mayor superficie cubierta con este material, mayor cantidad de energía producida, pero como en este caso se trata de producir una cantidad pequeña, con esa cobertura resulta más que suficiente.

El funcionamiento de la camiseta sería el siguiente. Imaginemos una persona que hace deporte con una de estas prendas. Durante el esfuerzo genera una gran cantidad de calor, que al contraste con la temperatura más baja del ambiente, se transforma en electricidad de baja intensidad, pero suficiente para elementos electrónicos incorporados a la propia prenda de ropa o a dispositivos tecnológicos como el teléfono móvil o el reloj inteligente.

Esta generación de energía se produce gracias al efecto Seebeck, conocido desde hace muchos años y que es empleado, por ejemplo, por las sondas que viajan al espacio y tienen que generar su propia energía, explica Susana Guzmán.

Nuevas posibilidades en robótica

Este avance resulta mucho más importante de lo que en un principio parece, porque si bien una camiseta con capacidad para generar electricidad puede ser un invento con un recorrido interesante, las posibilidades que abre este avance en campos como la robótica o la biomedicina pueden ser todavía más espectaculares.

Por ejemplo, esta tecnología podría emplearse para monitorizar las constantes de una persona enferma, de manera que pueda enviar una señal cuando alguno de los parámetros se sale de los valores de control. O también en el campo de la robótica, que ganaría mucho con estos nuevos circuitos flexibles y más livianos.

Sin embargo, las posibles aplicaciones de este desarrollo se analizarán en una fase posterior, porque ahora mismo, los investigadores están centrados en la optimización del sistema, es decir, en mejorar la energía obtenida del intercambio térmico, para acercarse al objetivo de transformar en electricidad toda la diferencia de temperatura entre el cuerpo de la persona y el ambiente.

Combinaciones de nanopartículas de carbono y monómeros

Según explica Susana Guzmán, la optimización se puede alcanzar mediante “combinaciones diferentes de las nanopartículas de carbono y monómeros de tomate que componen la biotinta”. Están probando distintas proporciones de partículas de carbono, material que realmente se encarga de conductividad, para ver con qué combinación se consigue una biotinta más eficaz para la producción de energía.

Del mismo modo, los trabajos también buscan desarrollar un dispositivo electrónico ligero, flexible y con las características adecuadas para ser adherido al tejido de algodón, para almacenar la energía que se produce. Ahora mismo, la energía producida se disipa en el ambiente, porque no cuentan con nada que la almacene o que la canalice hacia otro aparato.

“Se han probado circuitos caseros, pero actualmente esta energía se pierde. Ahora trabajamos en el desarrollo de un sistema que la almacene, y siempre teniendo en cuenta de que debe ser un aparato flexible, pequeño y de poco peso, que pueda incorporarse a la camiseta”, dice la investigadora de la Universidad de Málaga.

Un material que se comporta como los metales sin serlo

Más allá de la camiseta, lo realmente importante en esta investigación ha sido dar con un material que se comporta de manera prácticamente igual que los metales. Se trata de un hito importantísimo en el campo de la tecnología que, sin lugar a dudas, tendrá un recorrido muy largo en años venideros, a medida que se vayan electrificando y conectando productos de la vida cotidiana.

“Lo novedoso es la formulación. Cómo la asociación del monómero de tomate con nanopartículas de carbono produce un efecto que hasta ahora solamente se daba en metales. Esto ha sido una sorpresa y no cabía esperarlo”, explica Susana Guzmán.

Este equipo de la Facultad de Ciencias malagueña busca materiales que sustituyan a los metales, más baratos y sostenibles, con los que construir camisetas como las del mismísimo Iron Man.

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