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Una batería de reloj inteligente estirable, flexible y más potente
Es posible que los relojes inteligentes pronto puedan durar más tiempo gracias a las baterías flexibles y estirables.
Un investigador demuestra las propiedades eléctricas de una batería de iones de litio que se puede estirar y doblar gracias al plegado de origami.
Usando una forma del origami de la técnica japonesa de plegado, los investigadores han demostrado que pueden hacer que las baterías de iones de litio fabricadas convencionalmente se estiren y doblen lo suficiente como para caber dentro de una correa de reloj, donde hay más espacio para almacenar energía. Además de impulsar los relojes inteligentes, el método, que según los inventores es compatible con los procesos de fabricación estándar, podría crear baterías que se adapten mejor a todo tipo de otros dispositivos electrónicos portátiles, como pulseras de actividad física que registran datos relacionados con la salud (ver ¿Cuáles son las perspectivas? para biosensores flexibles?).
Las baterías de los relojes inteligentes de hoy se encuentran detrás de la pantalla, compartiendo el pequeño espacio con todos los demás dispositivos electrónicos que hacen funcionar el reloj. La batería no solo ocupa una gran parte del espacio disponible, sino que tiene una capacidad de energía relativamente pequeña, un obstáculo para el desarrollo de relojes inteligentes, dice Jiang Hanqing , profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad Estatal de Arizona, quien dirigió la investigación sobre baterías flexibles. Los relojes de hoy no duran mucho: por ejemplo, el nuevo Apple Watch es dicho para durar solo unas pocas horas si se usa activamente para ejecutar aplicaciones. La nueva técnica podría ayudar a duplicar la capacidad energética de las baterías, dice Jiang.
Los investigadores usaron su batería doblada para alimentar un reloj inteligente Samsung y demostraron que una banda elástica con la batería adentro puede doblarse y estirarse sin afectar el rendimiento de la batería.
Durante la última década, los investigadores han progresado mucho en el diseño de componentes electrónicos estirables que pueden adaptarse a superficies y formas curvas y dinámicas, como las del cuerpo humano, sin fallar. Sin embargo, la mayoría ha implicado el uso de materiales elásticos (consulte Una batería que se estira hasta tres veces su tamaño) y no son directamente compatibles con las instalaciones de fabricación de baterías existentes.
Jiang se inspiró para aplicar origami al problema cuando notó que un patrón de plegado en particular, llamado plegado de Miura, se parecía mucho a un patrón que había visto antes en silicio a nanoescala, lo que le permitía doblarse y estirarse cuando se unía a la superficie de un material de caucho elástico (ver Láminas de Silicio Estirable). El año pasado, él y sus colegas demostrado Baterías de iones de litio plegables basadas en el plegado de Miura. Pero las aplicaciones prácticas de ese diseño son limitadas porque la batería solo puede estirarse desde su estado plegado hasta su estado plano desplegado, y la forma plegada tiene superficies irregulares que la hacen inadecuada para algo como una correa de reloj, dice.
Para crear un factor de forma más compatible, el grupo decidió usar kirigami, una variación del origami que implica cortar además de doblar. Jiang y sus colegas tienen ahora demostrado que al hacer cortes a lo ancho a lo largo de las diversas capas de material antes de laminarlas juntas y luego torciendo o doblando la estructura en formas prescritas, pueden fabricar baterías que se estiran. El estiramiento resulta de la rotación que ocurre en los cortes, y el dispositivo mantiene un grosor constante cuando se estira, a diferencia de los diseños anteriores basados en origami.
Además de demostrar la batería en un reloj inteligente real, los investigadores probaron las formas compacta y estirada para confirmar que conserva sus características electroquímicas y mecánicas después de muchos ciclos, y demostraron que la rotación durante el estiramiento no provoca la fractura de la estructura. Jiang dice que el objetivo de su grupo es comercializar la tecnología y ahora está refinando el empaque de la batería para abordar ciertos problemas relacionados con la seguridad. También dice que la técnica de kirigami es aplicable a otros tipos de dispositivos electrónicos además de las baterías, como sensores y supercondensadores.