Crean una batería inspirada en las escamas del pangolín que se activa con la humedad del aire

Investigadores de North Carolina State University y Rice University desarrollaron una batería que obtiene energía de la humedad del aire, funciona incluso en climas tan secos como el desierto y puede alimentar dispositivos electrónicos portátiles, informó el portal especializado TechXplore.

El equipo probó además un interruptor de autodestrucción que eliminó en tres minutos un sensor inalámbrico con electrónica CMOS (el tipo de componente que procesa y almacena información en la mayoría de los dispositivos digitales). La misma tecnología de captación de humedad permitió activar una reacción química capaz de envolver el dispositivo en llamas.

La batería, publicada en la revista Science Advances, fue diseñada para responder a una demanda creciente de fuentes de energía livianas y flexibles para tecnologías emergentes como monitores vestibles, robótica en miniatura y otros equipos del Internet de las cosas.

El problema que intenta resolver es doble: las baterías convencionales suelen ser rígidas, pesadas y contienen materiales tóxicos que pueden filtrarse, mientras que los sistemas que recolectan energía del entorno tienen un rendimiento limitado.

Electrolito de agua salada y estructura bioinspirada

El dispositivo incorpora dos electrodos: un ánodo de magnesio, que libera electrones para generar corriente, y un cátodo de plata y cloruro de plata, que los recibe. Entre ambos, una membrana de celulosa cargada con sales de cloruro de litio actúa como separador y capta humedad del aire.

Esa humedad disuelve las sales y forma el electrolito —la sustancia que conduce la carga eléctrica—, lo que activa la batería. Amay Bandodkar, profesor asistente de ingeniería eléctrica y computación en NC State y coautor correspondiente del trabajo, explicó que el diseño elimina electrolitos tóxicos e inflamables porque, en esencia, funciona con agua salada.

Bandodkar añadió que la batería solo se activa cuando queda expuesta al aire ambiente. Mientras permanece dentro de un envase sellado, sigue inactiva, una condición que extiende su vida útil de almacenamiento.

El equipo también modificó la arquitectura mecánica para mejorar el desempeño bajo estiramiento. Muchas baterías extensibles recurren a interconectores serpentinos que conservan el paso de corriente cuando el material se deforma, pero ese método crea huecos que reducen la densidad energética.

La nueva batería adopta una estructura inspirada en las escamas del pangolín, con capas superpuestas y densamente empaquetadas. Raudel Avila, profesor asistente de ingeniería mecánica en Rice University y coautor correspondiente del estudio, señaló que los modelos del grupo mostraron cómo esa disposición bioinspirada y los interconectores extensibles redistribuyen la deformación en toda la batería y preservan el rendimiento frente a flexión, torsión y estiramiento, al tiempo que minimizan el espacio vacío.

De laboratorio a uso práctico: prueba en dispositivo real

Los investigadores usaron la batería para hacer funcionar un oxímetro —sensor que mide el nivel de oxígeno en sangre— inalámbrico con Bluetooth durante hasta 30 horas. De acuerdo el portal, ese resultado indica una duración comparable a la de baterías convencionales.

Abraham Vázquez-Guardado, profesor asistente de ingeniería eléctrica y computación en NC State y también coautor correspondiente, afirmó que el sistema va más allá de una prueba académica de concepto y puede actuar como fuente práctica de energía para dispositivos médicos y del Internet de las cosas de uso cotidiano.

Rajaram Kaveti, investigador posdoctoral en NC State y primer autor del estudio, añadió que la batería es más liviana que muchas alternativas comerciales existentes. También indicó que está fabricada con materiales biocompatibles y biodegradables, lo que la convierte en una alternativa no tóxica a las baterías de ion de litio.

Mecanismo de autodestrucción y su aplicación en vigilancia

La misma plataforma tecnológica incorporó una función de interruptor de autodestrucción pensada como resguardo contra manipulaciones. Su uso potencial aparece en monitores de vigilancia empleados en misiones encubiertas de obtención de inteligencia.

El mecanismo se basa en una mezcla seca de aluminio y polvo de yodo guardada en un compartimento aislado dentro de la carcasa del dispositivo. Ese compartimento está cubierto por una membrana de celulosa que capta humedad.

Cuando se aplica presión sobre la carcasa, por ejemplo si alguien intenta retirar o desactivar el equipo de vigilancia, la mezcla seca entra en contacto directo con el agua recolectada por la membrana. Ese contacto inicia una reacción química violenta que envuelve el dispositivo en llamas y lo destruye por completo.

Como demostración de concepto, los investigadores instalaron el interruptor en un sensor inalámbrico de gas alimentado por esta batería, detalló el portal. El sensor quedó destruido junto con la electrónica CMOS integrada tras activarse el sistema en tres minutos.

Bandodkar sostuvo que estas baterías abren nuevas posibilidades para fuentes de energía miniaturizadas, de alta densidad energética y no tóxicas, orientadas a la próxima generación de dispositivos del Internet de las cosas.