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Investigadores del Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins desarrollaron nuevos métodos escalables para la creación de fibras alimentadas por baterías y energía solar. Estas fibras, que permiten recolectar y almacenar energía eléctrica en la ropa, tienen el potencial de revolucionar la electrónica portátil.
Las nuevas fibras pueden alimentar dispositivos electrónicos de alto rendimiento que son capaces de traspirar, estirarse y lavarse como los textiles convencionales. Este avance abre un mundo de posibilidades para la electrónica portátil y los textiles inteligentes. Un paciente podría llevar una camisa con fibras alimentadas por baterías y energía solar en lugar de un monitor cardíaco con baterías voluminosas. Además, la ropa podría calentarse en ambientes fríos o proporcionar grabaciones de audio y video para soldados en el campo de batalla.
En un estudio publicado el 22 de mayo en Advanced Materials Technologies, los científicos de APL demostraron un método novedoso para la fabricación de baterías de fibra. En lugar de utilizar equipos textiles, personalizaron equipos de baterías para alcanzar la delgadez requerida, creando configuraciones rollo a rollo que hicieron el proceso portátil y adecuado para la producción a gran escala. Todo el equipo necesario para fabricar las baterías de fibra puede caber en una habitación pequeña.
“Siempre diseñamos teniendo en cuenta la compatibilidad entre rollos”, afirmó Rachel Altmaier, autora principal del estudio. “Necesitamos poder ejecutar todos nuestros procesos de forma continua o, de lo contrario, lo que desarrollemos no será relevante. Este proceso podría incorporarse a una línea de fabricación existente”.
Las baterías se fabrican a partir de tiras planas de electrodos de ánodo y cátodo y un separador de polímero, que se introducen en una prensa de rodillos calentada y se laminan en un diseño apilado. Luego, la pila se corta con láser en una hebra similar a una fibra de aproximadamente 700 micrómetros de ancho, el equivalente al grosor de cinco cabellos humanos. Este método de corte por láser es el primero en aplicarse a una pila de baterías completa y permite personalizar el tamaño de la batería manteniendo su rendimiento.
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“Podemos procesar 100 metros de fibra en poco más de cinco horas”, explicó Jason Tiffany, ingeniero de APL y coautor del artículo. “Nuestro proceso permite hacer fibras más pequeñas y densas en energía, lo que podría abrir aún más oportunidades para aplicaciones textiles”.
Captación de luz y conversión en electricidad
En un segundo artículo publicado el 22 de mayo en Advanced Functional Materials, el equipo de APL también abordó el desafío de fabricar fibras que puedan captar luz y convertirla en electricidad. Inspirados en la tecnología de células solares convencionales, los investigadores crearon pequeñas células solares que se ensamblaron en placas de circuitos delgadas y flexibles, selladas en un polímero protector para formar una hebra similar a una fibra.
“El mayor desafío de la tecnología actual de células solares es su rigidez”, indicó Michael Jin, autor principal del estudio sobre células solares. “Reducir los paneles solares hasta convertirlos en una pequeña fibra solar es un gran desafío”.
Los investigadores aprovecharon un tipo específico de célula solar con terminales en la parte posterior en forma de dedo. Estas células solares se ensamblaron en una placa de circuito delgada y flexible, y se integraron en un tejido de nailon.
Este avance en la fabricación de fibras energéticas no solo promete mejorar el rendimiento y la aplicabilidad de la electrónica portátil, sino que también abre la puerta a nuevas innovaciones en textiles inteligentes.
*La redacción de este contenido fue asistida con inteligencia artificial.
