Nanogeneradores piezoeléctricos: Canalizando la energía del cuerpo

El cuerpo humano tiene un gran potencial para generar energía. Cada función vital o actividad motora puede ser tomada como fuente para ello: desde los movimientos que realizamos al caminar hasta el latido del corazón.

Poder desarrollar nuevos dispositivos que aprovechen el movimiento natural del cuerpo para generar corriente eléctrica es el desafío que se ha planteado Humberto Palza, académico del Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales (DIQBM) de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, con su proyecto de exploración ANID, "Nanocompuestos poliméricos piezotrónicos para la captación biomecánica de energía”.

Los materiales piezoeléctricos son aquellos que frente a una deformación generan una carga eléctrica que puede ser aprovechada para generar un voltaje. Cuando estas partículas están dentro de un polímero, se produce un material muy flexible y versátil capaz de generar corriente eléctrica al deformarse, convirtiéndose en un polímero piezoeléctrico.

Es así como esta investigación busca mejorar el desempeño de nanogeneradores piezoeléctricos mediante la incorporación de partículas conductoras, “con esto, se pretende producir films poliméricos utilizables en nuestro cuerpo para aprovechar el movimiento biomecánico, por ejemplo, de brazos o al caminar, y así generar electricidad para alimentar sensores”, comenta Humberto Palza. Este proyecto pretende aumentar el voltaje de salida de estos polímeros piezoeléctricos —que en general, tienen un voltaje de salida muy bajo— al agregar nanopartículas de carbono de manera que la eficiencia de generación eléctrica sea mucho mayor. 

“El fenómeno que queremos estudiar se denomina efecto piezotrónico —propiedad que emerge al interactuar un material conductor con un piezoeléctrico—, el cual no ha sido utilizado para este tipo de aplicaciones”, señala. En este sentido, el investigador destaca que el efecto piezotrónico y la presencia de partículas conductoras en polímeros piezoeléctricos no está bien estudiado, por ello, este proyecto es pionero en sistematizar estos sistemas trifásicos. “Estos sistemas podrían ser utilizados para alimentar biosensores y otros sistemas utilizados en bioingeniería”, agrega. 

El académico indica que este enfoque de estudio buscará ahondar en nuevos sistemas sustentables de generación eléctrica para el área de biosensores y del monitoreo de señales biológicas, proyectando otras aplicaciones que requieran baja potencia para su funcionamiento, como implantes óseos que estimulen eléctricamente la regeneración del hueso, sensores de presión o el monitoreo de movimientos corporales para kinesiología, por ejemplo.

Aunque existen variadas investigaciones de sistemas piezoeléctricos para la generación de energía eléctrica, esta —en particular— abre la posibilidad de que, a partir de nanomateriales piezoeléctricos y conductores mezclados con biopolímeros, se pueda desarrollar toda una nueva familia de dispositivos, como parches o apósitos que generen energía al ser utilizados por nuestro cuerpo.