Una tela estirable

Feb 12, 2024

andres corselli

El futuro de la tecnología portátil se volvió más brillante gracias a un equipo de investigadores de la Universidad de Houston que diseñó, desarrolló y entregó un prototipo exitoso de una batería de iones de litio basada en tela totalmente estirable.

La idea de esta batería de iones de litio surgió de la profesora Haleh Ardebili, quien dijo: “Como gran fanático de la ciencia ficción, podría imaginar un 'futuro estilo ciencia ficción' donde nuestra ropa sea inteligente, interactiva y eléctrica. Parecía el siguiente paso natural crear e integrar baterías estirables con dispositivos y ropa estirables. Imagínese doblar, doblar o estirar su computadora portátil o teléfono en su bolsillo. O usar sensores interactivos integrados en nuestra ropa para controlar nuestra salud”.

Un obstáculo importante en el desarrollo de la próxima generación de tecnología portátil integrada en tejidos es que las baterías convencionales son generalmente rígidas, lo que lleva a una funcionalidad limitada (y utilizan un electrolito líquido), lo que genera preocupaciones de seguridad. Los electrolitos líquidos orgánicos tradicionales son inflamables y pueden provocar explosiones.

La clave del avance es el uso de tejido plateado conductor como plataforma y colector de corriente.

“La tela plateada era ideal para esto, ya que se deforma o estira mecánicamente y aún proporciona las vías de conducción eléctrica necesarias para que el electrodo de la batería funcione bien. El electrodo de la batería debe permitir el movimiento tanto de electrones como de iones”, dijo el autor correspondiente Ardebili.

"Me interesaba comprender la ciencia fundamental y los mecanismos relacionados con el estiramiento de una celda electroquímica y sus componentes", dijo. "Este era un campo inexplorado en ciencia e ingeniería y una gran área para investigar".

"Aunque hemos creado un prototipo, todavía estamos trabajando para optimizar el diseño, los materiales y la fabricación de la batería", dijo Ardebili.

Ardebili es optimista en cuanto a que el prototipo de una batería de tela estirable allanará el camino para muchos tipos de aplicaciones, como trajes espaciales inteligentes, productos electrónicos de consumo integrados en prendas que monitorean la salud de las personas y dispositivos que interactúan con los humanos en varios niveles. Hay muchos diseños y aplicaciones posibles para baterías seguras, ligeras, flexibles y extensibles, pero aún queda trabajo por hacer antes de que estén disponibles en el mercado.

"La viabilidad comercial tiene que ver con el costo y la escala", dijo Ardebili a Tech Briefs en una entrevista exclusiva, que se puede leer en su totalidad a continuación. “De hecho, existe una clara necesidad de este tipo de baterías en los futuros dispositivos electrónicos extensibles. A medida que esos productos se comercialicen, sospecho que esta batería también lo hará. Espero un cronograma de aproximadamente una década”.

Ya sea que las baterías elásticas terminen alimentando trajes espaciales o ropa deportiva o alguna otra aplicación innovadora, Ardebili quiere que sean confiables y seguras. "Mi objetivo es asegurarme de que las baterías sean lo más seguras posible", dijo.

Aquí está la entrevista de Tech Briefs, editada para mayor extensión y claridad, con Ardebili.

Resúmenes técnicos: Estoy seguro de que eran demasiados para contarlos, pero ¿cuál fue el mayor desafío técnico al que se enfrentó al desarrollar este prototipo?

Combustible : Sí, hubo muchos desafíos. Este proyecto en particular tardó más de cinco años en llegar al estado actual. Un impedimento clave fue la integración del tejido con la funcionalidad de la batería.

Resúmenes técnicos: ¿Puedes explicar en términos sencillos cómo funciona?

Combustible : En esta batería, el material activo electroquímico que proporciona carga mediante la unión y desunión (intercalación) del litio, se recubre y se deposita sobre una tela elástica plateada. A medida que los iones de litio van y vienen dentro de la batería entre los electrodos negativo y positivo, la batería también es capaz de estirarse simultáneamente debido a la capacidad de estiramiento de la tela y el electrolito de polímero.

Resúmenes técnicos : El artículo que leí lo cita diciendo: "Aunque hemos creado un prototipo, todavía estamos trabajando para optimizar el diseño, los materiales y la fabricación de la batería". ¿Cómo viene eso? ¿Alguna actualización que puedas compartir?

Combustible : Aunque tenemos un prototipo, siempre hay un impulso para aumentar el rendimiento y la eficiencia de la batería. Piense en nuestras computadoras portátiles o teléfonos más antiguos. Una vez cargados, perderían su capacidad rápidamente. Los modelos más nuevos pueden durar mucho más sin cargarse. Estamos modificando el diseño precisamente para lograr una gran capacidad y una vida útil más larga. El trabajo es arduo, pero estamos avanzando.

Resúmenes técnicos : A partir de ahí, ¿cuáles son tus próximos pasos? Cualquier investigación/trabajo/etc futuro. ¿en el horizonte?

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Combustible: Estamos trabajando en otro tipo de baterías flexibles y estirables con diferentes materiales que se doblan, deforman y estiran mientras proporcionan energía y potencia.

Resúmenes técnicos: ¿Tiene algún consejo para los ingenieros que quieran hacer realidad sus ideas?

Combustible : Si tiene la visión de un dispositivo, concepto o producto interesante, no se rinda por muy difícil que parezca realizarlo. Casi todos los inventos más sensacionales se consideraron "imposibles" justo antes de que alguien los hiciera realidad.

Resúmenes técnicos: ¿Algo más que quieras agregar?

Combustible : Creo firmemente que el futuro 'al estilo de la ciencia ficción' de nuestro mundo se basará en sólo unos pocos campos importantes. Por nombrar sólo algunos: IA y electrónica extensible/flexible. Espero que hayamos hecho una pequeña mella en esta búsqueda.