Mini-batería 3D impresa biodegradable: Energía ecológica para futuros microdispositivos

El número de microdispositivos transmisores de datos aumentará drásticamente en los próximos años. Todos estos dispositivos necesitan energía, pero el número de baterías tendría un gran impacto en el medio ambiente. Los investigadores han desarrollado un mini-supercondensador biodegradable que puede resolver el problema. La nueva batería consiste en carbono, celulosa, glicerina y sal de mesa y se fabrica usando una impresora 3D.

El dispositivo de fabricación es una impresora 3D comercial modificada que dispensa una mezcla de nano-fibras de celulosa y nanocristalitos de celulosa, más carbono en forma de negro de carbón, grafito y carbón activado. Para licuar todo esto, los investigadores usan glicerina, agua y dos tipos diferentes de alcohol, así como una pizca de sal de mesa para conductividad iónica.

Para construir un supercondensador funcional a partir de estos ingredientes, se necesitan cuatro capas, todas saliendo de la impresora 3D una tras otra: un sustrato flexible, una capa conductora, el electrodo y finalmente el electrolito. Todo se pliega como un sándwich, con el electrolito en el centro.

El mini-supercondensador puede almacenar electricidad durante horas y ya puede alimentar un pequeño reloj digital. Puede soportar miles de ciclos de carga y descarga y años de almacenamiento, incluso a temperaturas de congelación, y es resistente a la presión y golpes. Cuando la batería ya no se necesita, se puede tirar al compost o simplemente dejar en la naturaleza. Después de dos meses, el condensador se habrá desintegrado, dejando solo unas pocas partículas de carbono visibles.

El material gel no solo es una materia prima ecológica y renovable, sino que su química interna lo hace extremadamente versátil. El supercondensador podría convertirse pronto en un componente clave para el Internet de las Cosas. Tales condensadores podrían cargarse brevemente usando un campo electromagnético, por ejemplo, y luego proporcionar energía para un sensor o micro-transmisor durante horas. Esto podría usarse, por ejemplo, para verificar el contenido de paquetes individuales durante el envío. Alimentar sensores en monitorización ambiental o agricultura también es concebible —no hay necesidad de recoger estas baterías de nuevo, ya que podrían dejarse en la naturaleza para degradarse.

El número de microdispositivos electrónicos también aumentará debido a un uso mucho más extendido de diagnósticos de laboratorio cerca del paciente (point-of-care testing), que está en auge actualmente. Pequeños dispositivos de prueba para uso en la cama o dispositivos de auto-prueba para diabéticos están entre ellos.