La electricidad estática podría cargar nuestros smartwatch

¿Descontento con la vida de la batería de su smartwatch? Eso pensábamos. La ayuda podría estar en camino, procedente de una de las formas más comunes, aunque poco comprendidas, de generación de energía: la electricidad estática.

"Casi todo el mundo ha sentido una descarga al tocar con un dedo el pomo de una puerta o ha visto cómo el pelo de un niño se pegaba a un globo. Para incorporar esta energía a nuestra electrónica, debemos entender mejor las fuerzas que la impulsan", dice James Chen, PhD, profesor adjunto del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Buffalo.

Chen es coautor de un estudio publicado en la revista Journal of Electrostatics que sugiere que la causa de este fenómeno espeluznante son los diminutos cambios estructurales que se producen en la superficie de los materiales cuando entran en contacto unos con otros.

El hallazgo podría ayudar en última instancia a las empresas de tecnología a crear fuentes de energía más sostenibles y duraderas para los pequeños dispositivos electrónicos como el popular smartwatch (o reloj inteligente).

Con el apoyo de una subvención de 400.000 dólares de la Fundación Nacional de Ciencias, Chen y Zayd Leseman, PhD, profesor asociado de ingeniería mecánica y nuclear en la Universidad Estatal de Kansas, están llevando a cabo una investigación sobre el efecto triboeléctrico, un fenómeno en el que un material se carga eléctricamente después de entrar en contacto con otro material diferente por fricción.

El efecto triboeléctrico se conoce desde la antigüedad, pero las herramientas para comprenderlo y aplicarlo sólo han estado disponibles recientemente debido al advenimiento de la nanotecnología.

Estas imágenes muestran cómo las superficies de magnesia (bloque superior) y titanato de bario (bloque inferior) responden cuando entran en contacto. Las deformaciones del entramado resultantes en cada objeto contribuyen a la fuerza impulsora que se halla detrás de la transferencia de carga eléctrica durante la fricción. (Crédito: James Chen, University at Buffalo)

Nanogeneradores triboeléctricos

"La idea que nuestro estudio presenta responde directamente a este antiguo misterio, y tiene el potencial de unificar la teoría existente. Los resultados numéricos son consistentes con las observaciones experimentales publicadas", dice Chen.

La investigación que Chen y Leseman llevan a cabo es una mezcla de disciplinas, incluyendo la mecánica de contacto, la mecánica sólida, la ciencia de los materiales, la ingeniería eléctrica y la fabricación. Con modelos informáticos y experimentos físicos, están desarrollando nanogeneradores triboeléctricos (TENGs), que son capaces de controlar y recoger la electricidad estática.

"La fricción entre tus dedos y la pantalla de tu smartphone. La fricción entre tu muñeca y el reloj inteligente. Incluso la fricción entre tu zapato y el suelo. Estas son grandes fuentes potenciales de energía que podemos aprovechar", dice Chen. "En última instancia, esta investigación puede aumentar nuestra seguridad económica y ayudar a la sociedad reduciendo nuestra necesidad de fuentes de energía convencionales".

Como parte de la beca, Chen ha trabajado con estudiantes de licenciatura de la UB, así como con estudiantes de secundaria de la Escuela Charter de Ciencias de la Salud en Buffalo, para promover la educación en ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM). (Fuente: NCYT Amazings)