Agencias/Ciudad de México.- Un hilo de seda corriente, recubierto de un material plástico conductor, ha mostrado propiedades prometedoras para convertir los textiles en cargadores de electricidad.
Este avance ha sido presentado por un grupo de investigación, dirigido por la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, en la revista Advanced Science.
Los textiles termoeléctricos convierten las diferencias de temperatura, por ejemplo entre nuestro cuerpo y el aire que nos rodea, en un potencial eléctrico. Esta tecnología puede resultar de gran utilidad en nuestra vida cotidiana y en la sociedad. Conectados a un sensor, los textiles pueden alimentar estos dispositivos sin necesidad de baterías. Estos sensores se pueden utilizar para controlar nuestros movimientos o medir nuestro ritmo cardíaco.
Dado que los textiles deben llevarse cerca del cuerpo, los materiales utilizados en ellos deben cumplir con altas exigencias de seguridad y flexibilidad. El hilo de seda que los investigadores probaron tiene un revestimiento de un polímero conductor. Se trata de un material plástico con una estructura química que hace que el material sea conductor de electricidad y se adapte bien a los textiles.
“Los polímeros que utilizamos son flexibles, ligeros y fáciles de usar tanto en forma líquida como sólida. Además, no son tóxicos”, afirma en un comunicqado Mariavittoria Craighero, estudiante de doctorado en el Departamento de Química e Ingeniería Química de la Universidad Tecnológica de Chalmers y primera autora de un estudio publicado recientemente.
El método utilizado para fabricar el hilo conductor de electricidad es el mismo que se utilizó en estudios anteriores dentro del mismo proyecto de investigación. Anteriormente, el hilo contenía metales para mantener su estabilidad en contacto con el aire. Desde entonces, se han realizado avances para fabricar el hilo solo con polímeros orgánicos (basados en carbono). En el estudio actual, los investigadores han desarrollado un nuevo tipo de hilo con conductividad eléctrica y estabilidad mejoradas.
Researchers @chalmersuniv presents an ordinary silk thread, coated with a conductive plastic material, that shows promising properties for turning textiles into electricity generators #research supported by Knut and Alice Wallenberg Foundation #KAW100 https://t.co/fbuxmXP7kl pic.twitter.com/HR7ARPYzD6
— KAW (@KAWstiftelsen) November 8, 2024
Para demostrar cómo se puede utilizar el nuevo hilo en la práctica, los investigadores fabricaron dos generadores termoeléctricos: un botón cosido con el hilo y un trozo de tela con hilos cosidos. Cuando colocaron los tejidos termoeléctricos entre una superficie caliente y una fría, pudieron observar cómo aumentaba la tensión en el instrumento de medición. El efecto dependía de la diferencia de temperatura y de la cantidad de material conductor en el tejido.
“Hemos encontrado la pieza que faltaba en el rompecabezas para fabricar un hilo óptimo: un tipo de polímero que se había descubierto recientemente. Tiene una estabilidad de rendimiento excepcional en contacto con el aire, al mismo tiempo que tiene una muy buena capacidad para conducir la electricidad. Al utilizar polímeros, no necesitamos ningún metal de tierras raras, que son comunes en la electrónica“, dice Craighero.
Como ejemplo, el trozo de tela más grande mostró alrededor de 6 milivoltios a una diferencia de temperatura de 30 grados Celsius. En combinación con un convertidor de tensión, teóricamente podría usarse para cargar dispositivos electrónicos portátiles a través de un conector USB. Los investigadores también han podido demostrar que el rendimiento del hilo se mantiene durante al menos un año. También se puede lavar a máquina.
“Después de siete lavados, el hilo conserva dos tercios de sus propiedades conductoras. Es un resultado muy bueno, aunque necesita mejorarse significativamente antes de que sea comercialmente interesante”, dice Craighero.
Puede cumplir funciones que estos textiles requieren Hoy en día, el tejido y el botón termoeléctricos no se pueden producir de manera eficiente fuera del entorno de laboratorio. El material debe fabricarse y coserse a mano, lo que requiere mucho tiempo. Solo coserlo en el tejido demostrado requirió cuatro días de costura. Pero los investigadores ven que el nuevo hilo tiene un gran potencial y que sería posible desarrollar un proceso automatizado y ampliarlo.
“Ahora hemos demostrado que es posible producir materiales orgánicos conductores que pueden cumplir con las funciones y propiedades que estos textiles requieren. Este es un importante paso adelante. Existen fantásticas oportunidades en los textiles termoeléctricos y esta investigación puede ser de gran beneficio para la sociedad”, dice Christian Müller, profesor del Departamento de Química e Ingeniería Química de la Universidad Tecnológica de Chalmers y líder de investigación del estudio.
El hilo conductor de electricidad se produce mediante un proceso de recubrimiento “capa sobre capa” con una tinta a base de polímero biocompatible “complejo polielectrolítico poli(3.4-etilendioxitiofeno):poli(sulfonato de estireno) (PEDOT:PSS)”. El hilo e-textil desarrollado por los investigadores presenta una conductividad récord para un hilo de celulosa en relación con el volumen de 36 S/cm, que puede aumentarse hasta 181 S/cm añadiendo nanocables de plata. El hilo recubierto con PEDOT:PSS puede soportar al menos cinco lavados a máquina sin perder su conductividad. Al integrar el hilo de celulosa en un transistor electroquímico, los investigadores también han podido demostrar su función electroquímica.
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