Las baterías son un componente fundamental en nuestra tecnología y nos aportan autonomía y movilidad, aspectos básicos en nuestra forma de vida. A pesar de ser un componente fundamental, suelen ser un auténtico quebradero de cabeza para los diseñadores de dispositivos puesto que, con unos dispositivos con cada vez más capacidades y tienden a consumir más, el tamaño de las baterías debe reducirse y, a la vez, aumentar su capacidad. En Stanfordpresentaron, no hace mucho, una batería casi transparente que se basaba en una malla de electrodos de 35 micras que no era perceptible al ojo humano, iniciando un camino hacia la miniaturización de este componente y brindando la posibilidad a los diseñadores de soñar con la ansiada batería transparente. Siguiendo con la miniaturización, la Universidad Rice de Houston ha presentado una batería que es seis veces más delgada que una bacteria.
El equipo del profesor Pulickel Ajayan ha sido capaz de integrar en un nanocable toda la estructura de una batería de iones de litio, según han publicado en un artículo de investigación, que formaría una estructura híbrida entre una batería y supercondensador de 150 nanómetros de ancho (cientos de veces más fina que un cabello humano y seis veces más delgada que una bacteria). Gracias a esta investigación, y al grado de miniaturización conseguida, estas baterías podrían ser utilizadas como fuentes de alimentación recargables para futuras aplicaciones en el campo de la nanotecnología.
Los investigadores de la Universidad Rice han sido capaces de desarrollar dos tipos de baterías siguiendo estos principios. La primera es una estructura que guarda cierto parecido con la de Stanford, es decir, una estructura en la que forman un condensador (un sandwich) con un ánodo realizado con níquel, óxido de polietileno como material electrolítico y un cátodo realizado con polianilina; una estructura que hace que el flujo de iones se mueva mejor y, por tanto, la batería se cargue con mayor rapidez. La segunda implementación aporta las mismas funciones en un único nanocable. Los investigadores han escalado estos cables formando conjuntos, de aproximadamente un centímetro, que concentran miles de cables de 150 nanometros, aumentando así la capacidad de la batería.
La idea es fabricar dispositivos de almacenamiento de nanocables con separación ultradelgada entre los electrodos
¿Y para qué sirve una batería tan pequeña? En términos generales, la miniaturización de los componentes ha permitido el desarrollo de dispositivos mucho más manejables y, en algunos casos, con menor consumo energético. Una batería como las desarrolladas en esta investigación tendrían una aplicación, prácticamente inmediata, en el campo de la medicina donde podrían servir como fuente de alimentación en sondas o en instrumental médico inalámbrico.
Teniendo en cuenta que gracias a los MEMSy NEMS se ha desarrollado un amplio espectro de dispositivos vinculados a la medicina, estas baterías podrían completar el círculo porque dotarían al dispositivo de una fuente de alimentación acorde a su tamaño. ¿Y en qué tipos de dispositivos se podrían aplicar? Existen dispositivos basados en MEMS que podrían monitorizar la presión sanguínea de un paciente, por medio de un micro-implante de un chip que, gracias a esta batería, podría funcionar de manera autónoma, también podría alimentar microdispensadores de medicamentos (insulina o cualquier otro inyectable), que facilitaría la vida de los pacientes que no tendrían que estar preocupados por la inyección y recibirían el medicamento de forma desatendida.
De todas formas, a estas baterías aún les queda mucho camino que recorrer hasta llegar a ser fabricadas en serie e integradas en aplicaciones reales. Estos prototipos presentan problemas de rendimiento cuando llevan veinte ciclos de carga y descarga, perdiendo capacidad de almacenamiento:
Todavía hay mucho que hacer para optimizar las baterías en términos de rendimiento
Aún así, parece que uno de los componentes más pesados de los smartphones y los portátiles, con el paso de los años, se transformará en una estructura de celdas nanométricas que convertirán a las baterías en estructuras extremadamente pequeñas y ligeras.
Via | alt1040
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