Alarma autoalimentada monitorea incendios y el medio ambiente

Un nuevo dispositivo conocido como MC-TENG, abreviatura de nanogenerador triboeléctrico cilíndrico multicapa, genera energía eléctrica mediante la recolección de energía del movimiento esporádico de las ramas de los árboles de las que cuelga. El sistema de detección autoalimentado podría monitorear continuamente el fuego y las condiciones ambientales sin requerir mantenimiento después del despliegue.

Los métodos tradicionales de detección de incendios forestales incluyen monitoreo satelital, patrullas terrestres, torres de vigilancia y otros que tienen altos costos laborales y financieros a cambio de una baja eficiencia. Las tecnologías actuales de sensores remotos son cada vez más comunes, pero dependen principalmente de la tecnología de baterías para obtener energía.

Si bien las celdas solares se han utilizado ampliamente para dispositivos electrónicos portátiles o sistemas autoalimentados, es difícil instalarlos en un bosque debido a la sombra o la cubierta del exuberante follaje.

La tecnología TENG convierte la energía mecánica externa, como el movimiento de la rama de un árbol, en electricidad mediante el efecto triboeléctrico, un fenómeno en el que ciertos materiales se cargan eléctricamente después de separarse de un segundo material con el que estuvieron previamente en contacto.

La versión más simple del dispositivo TENG consta de dos manguitos cilíndricos de un material único que encajan uno dentro del otro. El manguito central está anclado desde arriba, mientras que el manguito inferior puede deslizarse libremente hacia arriba y hacia abajo y moverse de un lado a otro, limitado únicamente por una banda de conexión elástica o un resorte. A medida que las dos mangas se desincronizan, la pérdida intermitente de contacto genera electricidad. Los MC-TENG están equipados con varias capas triboeléctricas jerárquicas, lo que aumenta la producción eléctrica.

El MC-TENG almacena su corriente eléctrica generada esporádicamente en un microsupercondensador basado en nanotubos de carbono. Los investigadores seleccionaron esta tecnología por sus rápidos tiempos de carga y descarga, lo que permite que el dispositivo se cargue adecuadamente con solo ráfagas de viento cortas pero sostenidas. A una frecuencia de vibración muy baja, el MC-TENG puede generar electricidad de manera eficiente para cargar el supercondensador adjunto en menos de tres minutos.

Los investigadores equiparon el prototipo inicial con sensores de monóxido de carbono y de temperatura. El objetivo de agregar un sensor de temperatura era reducir la probabilidad de una lectura de dióxido de carbono falsamente positiva.

El equipo probará en el campo un dispositivo de producción para monitorear las condiciones ambientales del bosque y los escenarios de prueba, haciendo uso de materiales que imitan un fuego real.

También tienen como objetivo agregar funcionalidad adicional, lo que permite que el dispositivo se adapte al clima y las condiciones ambientales donde se implementa.