En la última década los dispositivos electrónicos portátiles registraron un aumento meteórico: miles de nuevas patentes se presentan y cientos de nuevas empresas surgen gracias a esta tecnología.
La firma de analistas de tecnología emergente IDTechEx indica que este mercado arrojó en 2020 casi 80 mil millones de dólares, triplicándose en términos de ingresos anuales desde 2014.
Este crecimiento histórico lo impulsan productos que incluyen relojes inteligentes, audífonos —particularmente auriculares TWS—, parches cutáneos como dispositivos de monitoreo continuo de glucosa (CGM) y otros dispositivos médicos de monitoreo de pacientes, cascos de realidad virtual (VR) y muchos más.
Ropa inteligente
No obstante, otros sectores aún se encuentran en etapas tempranas de desarrollo tecnológico y de mercado, como la realidad mixta y aumentada (AR y MR), audífonos OTC, lentes de contacto inteligentes y la ropa inteligente.
Esta última, conocida como vestible o wearable, es capaz de guiar y medir el rendimiento deportivo, así como cuestiones de salud o simplemente ofrecer portar un par de lentes programados para registrar información óptica en una biblioteca virtual. El desarrollo de este tipo de tecnología que se viste lo adoptan importantes empresas y laboratorios tecnológicos.
Recientemente los ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) anunciaron la creación de fibras inteligentes para conocer los movimientos de quien las lleva puestas: prototipos de chaquetas, calcetines o guantes fabricados con una mezcla de fibras tradicionales y material electrónico táctil que es sensible a la presión y cuyo objetivo es analizar el estado físico de una persona, recomendarle una serie de ejercicios y comprobar si los realiza correctamente para evitar lesiones.
Sin embargo, uno de los grandes desafíos de estos dispositivos vestibles es su poder energético.
Desarrollo
Ante el reto de mayores fuentes de poder los investigadores desarrollan nuevas fuentes de energías más seguras, eficientes y suficientemente flexibles para adaptarse cómodamente al cuerpo humano.
Entre estos desarrollos se encuentran los supercondensadores flexibles y las baterías de iones de litio flexibles, pero presentan aún diversos problemas para resolver.
Durante el último año un grupo de científicos de la Universidad de California en los Ángeles, liderados por el ingeniero eléctrico Xiao Xiao, elaboró baterías de iones de zinc recargables con densidades de energía relativamente altas de 91 vatios-hora por litro. Estas baterías, fabricadas para la ropa inteligente son producidas como un hilo de fibra de solo un milímetro de diámetro y poseen una elasticidad similar a la de la piel humana con una capacidad de estirarse 230% sin romperse, con una medida de 15 centímetros de largo y un peso de 1.26 gramos.
Investigaciones anteriores desarrollaron también baterías de iones de zinc similares a un hilo para usar en ropa inteligente. Sin embargo, ese trabajo mostró densidades de energía más bajas y también dependencia de nanotubos de carbono relativamente caros, mientras que las nuevas baterías pueden ser más escalables debido a su uso de escamas de óxido de grafeno.
Estas nuevas baterías de fibra mostraron además un rendimiento estable durante más de 500 horas de descarga y recarga, manteniendo 98% de la capacidad después de más de mil ciclos de este tipo.
Los científicos notaron que estas baterías podrían cargarse de forma inalámbrica mediante teléfonos inteligentes u otros dispositivos.
Ventajas
Por ello los investigadores sugirieron que esta fuente de alimentación portátil podría servir como centro para una red de área corporal textil (TBAN), análoga a las redes de área local que conectan computadoras y periféricos en hogares y oficinas. Inspirados por esta idea unieron las baterías de fibra a una camisa en la que incorporaron múltiples sensores, circuitos y también una terminal de carga inalámbrica. La prenda podía medir la frecuencia cardiaca, la temperatura, la humedad y las señales de altitud y enviar estos datos de forma inalámbrica a un teléfono inteligente a través de Bluetooth. La prenda se probó al aire libre mediante un voluntario haciendo ejercicio y con un funcionamiento excepcional.
“Creemos que un TBAN alimentado por batería de fibra se convertirá en la dirección de la ropa inteligente del futuro y este trabajo proporcionará una hoja de ruta prometedora hacia la atención médica personalizada”, señala el ingeniero eléctrico Xiao Xiao.
En el futuro, agrega, los científicos apuntan a desarrollar sensores flexibles, así como tejidos que puedan recolectar la energía de los movimientos corporales para generar electricidad incluso pantallas textiles.
RECUADRO
Baterías para tecnología wearable
Supercondensadores flexibles Poseen una alta densidad de potencia, pero una densidad de energía relativamente baja y su corta duración limita sus aplicaciones prácticas.
De iones de litio flexibles Cuentan con una densidad de energía más alta, pero existen preocupaciones fundamentales sobre su seguridad, la cual restringe su adopción generalizada en la tecnología portátil.
De iones de zinc con nanotubos de carbono Son una prometedora tecnología flexible de almacenamiento de energía para dispositivos portátiles, con una alta capacidad a bajo costo y buena seguridad. Sin embargo, los electrolitos en gel que ayudan al flujo de carga eléctrica dentro de estas baterías son difíciles de fabricar y a menudo tienen propiedades mecánicas deficientes y baja conductividad iónica.
Fuente: IEEE