El la tecnología convierte los movimientos del cuerpo humano, desde doblar el codo hasta movimientos sutiles como el pulso en la muñeca, en electricidad que podría usarse para alimentar sensores de diagnóstico portátiles e implantables.
Los investigadores descubrieron que el efecto magnetoelástico, que es el cambio de cuánto se magnetiza un material cuando pequeños imanes se juntan y separan constantemente por la presión mecánica, puede existir en un sistema suave y flexible, no solo en uno rígido.
Para probar su concepto, el equipo utilizó imanes microscópicos dispersos en una matriz de silicona fina como el papel para generar un campo magnético que cambia de fuerza a medida que la matriz se ondula. A medida que cambia la fuerza del campo magnético, se genera electricidad.
"Nuestro hallazgo abre una nueva vía para la energía práctica, las tecnologías de detección y terapéuticas que están centradas en el cuerpo humano y pueden conectarse al Internet de las cosas", dice el líder del estudio, Jun Chen.
Chen y su equipo construyeron un generador magnetoelástico pequeño y flexible (aproximadamente del tamaño de un cuarto de dólar estadounidense) hecho de una matriz de polímero de silicona catalizada por platino y nanoimanes de neodimio-hierro-boro. Luego lo colocaron en el codo de un sujeto con una banda de silicona suave y elástica. El efecto magnetoelástico que observaron fue cuatro veces mayor que las configuraciones de tamaño similar con aleaciones metálicas rígidas.
Como resultado, el dispositivo generó corrientes eléctricas de 4.27 miliamperios por centímetro cuadrado, que es 10,000 veces mejor que la siguiente mejor tecnología comparable.
De hecho, el generador magnetoelástico flexible es tan sensible que podría convertir las ondas de pulso humanas en señales eléctricas y actuar como un monitor de frecuencia cardíaca impermeable y autoalimentado. La electricidad generada también se puede utilizar para alimentar de forma sostenible otros dispositivos portátiles, como un sudor. sensor o un termómetro.
Ha habido esfuerzos continuos para fabricar generadores portátiles que recolectan energía de los movimientos del cuerpo humano para alimentar sensores y otros dispositivos, pero la falta de practicidad ha obstaculizado dicho progreso.
Por ejemplo, las aleaciones metálicas rígidas con efecto magnetoelástico no se doblan lo suficiente para comprimir contra la piel y generar niveles significativos de potencia para aplicaciones viables.
Otros dispositivos que dependen de la electricidad estática tienden a no generar suficiente energía. Su rendimiento también puede verse afectado en condiciones de humedad o cuando hay sudor en la piel.
Algunos han intentado encapsular estos dispositivos para evitar que entre el agua, pero eso reduce su eficacia.
Los generadores magnetoelásticos portátiles del equipo de UCLA, sin embargo, dieron buenos resultados incluso después de estar empapados en sudor artificial durante una semana.