Usando energía ‘que flota en el aire’ para alimentar sensores del internet de las cosas sin baterías.
Año Honrado
2016
Región
Europa
Origen
España

«Está claro para el ingeniero Gonzalo Murillo de Granada (España) que en un futuro no tan lejano el internet de las cosas será omnipresente gracias a los sensores ubicados en todas partes para reportar cada pequeño detalle de lo que ocurre en el mundo. Pero sabe que este futuro no será posible si estos sensores dependen de baterías que deben ser cambiadas frecuentemente. Por ello, está desarrollando materiales piezoeléctricos, capaces de generar electricidad a partir de pequeñas deformaciones mecánicas. Si tiene éxito, estos materiales podrían reemplazar las baterías y proporcionar una fuente de energía interminable para estos sensores. Sus logros hasta la fecha lo han llevado a ser reconocido como uno de los ganadores de los premios Innovadores Menores de 35 España 2016 de MIT Technology Review, edición española.

«Existen fuentes de energía a nuestro alrededor que se convierten en calor. Los frenos, los amortiguadores, las vibraciones no intencionadas y similares son formas de disipación de energía que podrían reutilizarse», explica Murillo. Pero «hoy en día es posible desarrollar microcontroladores que consumen poca energía y permiten las funciones que necesitamos de los sensores», agrega el joven investigador. «¿Por qué usar una batería cuando existen numerosas fuentes de energía residual que ofrecen suficiente energía para alimentar este tipo de sistemas?», se pregunta.

Y una de sus respuestas a esta pregunta es un material piezoeléctrico: el óxido de zinc nanostructurado. A través de una técnica especial desarrollada por Murillo, este material puede crecer junto con la estructura deseada sobre un wafer de silicio, lo que permite integrarlo directamente en un circuito eléctrico. También está trabajando en polímeros piezoeléctricos más robustos y flexibles que podrían usarse para capturar la energía de las vibraciones.

Dado que estos materiales producen una corriente eléctrica cuando se deforman, sus aplicaciones potenciales son numerosas e inmediatas. Podrían integrarse en sensores que detecten la fatiga mecánica de materiales sometidos a vibraciones constantes, como los rodamientos de elementos rodantes, así como en los sensores instalados dentro de tuberías que aprovecharían las vibraciones generadas por el flujo de fluidos. Murillo también ve aplicaciones potenciales en el ámbito de dispositivos portátiles e incluso biológicos, usando los materiales piezoeléctricos para estimular células.

Murillo trabaja actualmente para el Centro Nacional de Microelectrónica de España, donde participa activamente en los proyectos europeos Synergy y EnSO, y ha firmado acuerdos comerciales con varias empresas para implementar sus materiales en diferentes prototipos de sensores. Además, está trabajando en la comercialización de un kit de diseño con un generador basado en sus materiales poliméricos, lo que permitiría incorporarlos en cualquier sensor.

«Esta innovación abre la puerta a todo un nuevo mundo de aplicaciones con un enorme potencial para generar impacto», afirma la directora del departamento de la Universidad Tecnológica de Wroclaw (Polonia), Renata Krzyżyska. En la opinión de esta miembro del jurado de los premios Innovadores Menores de 35 España 2016, «el uso de sensores miniaturizados y autónomos representa enormes ahorros económicos al evitar la necesidad de reemplazar o recargar baterías.»