Todos hemos jugado alguna vez a frotar un bolígrafo sobre un jersey de lana y a utilizarlo luego para recoger trocitos pequeños de papel. O, si no, puede que hayamos frotado un globo sobre nuestro pelo para ver cómo ambos se quedan pegados. Ese efecto imán entre el bolígrafo y el papel o el globo y el pelo se produce por la electricidad estática, aunque se conoce más técnicamente como triboelectricidad. Esto es muy útil para hacer trucos de ‘magia’ a los niños o para enseñar ciencias en los colegios, pero también puede tener aplicaciones interesantes para obtener electricidad sin baterías. Este efecto se ha usado ya en numerosas ocasiones, de las formas más variadas, pero ahora un equipo internacional de científicos ha dado un paso más, al obtener unas perlas nanométricas con las que se puede generar energía más eficientemente y durante más tiempo.
Es importante remarcar que, de momento, la cantidad de electricidad sin baterías que han conseguido es mínima. Sin embargo, esperan que su invento pueda servir para generar suficiente energía para abastecer un ordenador portátil o algunos dispositivos médicos.
Esto no sustituirá a las energías eólicas, solar o hidroeléctrica. No se encontrará entre todas esas grandes fuentes de energía que vienen a plantar cara a los combustibles fósiles. Pero sí que puede ser una pequeña ayuda para usos más cotidianos que, sin duda, puede marcar la diferencia.
¿Cómo funciona el efecto triboeléctrico?
Cualquier superficie, sea del material que sea, está formada por átomos que, como es lógico, tienen en su núcleo las cargas positivas y en sus capas más externas las negativas. Esto es lo normal. Los átomos tienden a ser neutros. Es decir, tienen la misma cantidad de cargas positivas que negativas. Sin embargo, si pierden electrones se cargan positivamente, ya que habrá más positivas, y si los ganan se cargan negativamente.
Imaginemos ahora que frotamos dos superficies, como el globo y el pelo. Los átomos que se encuentran formando una capa en una de las superficies posiblemente pierdan electrones, que irán a parar a los átomos de la otra superficie. Por eso, una queda cargada positivamente y otra negativamente, produciéndose un efecto imán. Los polos opuestos se atraen.
Esto es lo que todos conocemos como electricidad estática, aunque también se denomina efecto triboeléctrico. En los últimos años se ha usado en distintas conformaciones para obtener electricidad sin baterías. Algunos ejemplos, según citan en New Atlas, son los sensores para detectar mercurio en los alimentos, los dispositivos que se colocan en árboles para monitorizar incendios forestales o los hilos capaces de transformar cualquier tejido en una pequeñísima planta de energía. Todos estos inventos están en investigación aún, pero podrían llegar a un punto interesante. Mientras tanto, los autores del estudio que citamos hoy han hecho algo aún más eficiente.
Pequeñas cuentas de plástico para obtener electricidad sin baterías
En un inicio, estos científicos estudiaron el uso de cuentas de un polímero plástico para, a través de su frotamiento, obtener electricidad. Serían como las cuentas de un collar, pero mucho más pequeñas, a escala nanométrica.
Tras varios experimentos, comprobaron que lo más eficiente era usar cuentas de distintos tamaños, ya que, al frotarse, las más pequeñas se quedarían cargadas positivamente y, las más grandes, negativamente. Eso permitiría ordenarlas en una película delgada, las grandes a un lado y las pequeñas a otro, y, así, obtener algo parecido a una pila.
Se utilizaron cuentas de 0,5 micras y 10 micras, de una mezcla de melamina y formaldehído. Cuando estas dos sustancias reaccionan entre sí dan lugar a una resina muy utilizada en distintos tipos de industrias. En este caso, sería la base para obtener electricidad sin baterías.
Una vez comprobada la eficacia de las cuentas de distintos tamaños, pasaron a construir con ellas lo que se conoce como nanogenerador triboeléctrico. Esto no es algo nuevo. Normalmente son dispositivos compuestos por cuatro capas. La superior libera los electrones, la intermedia los atrapa y la inferior los recoge. Todas ellas, además, están cubiertas por otra capa en la que se almacena la corriente generada por el flujo de electrones.
La mayor ventaja: la duración
En este caso, la liberación y captación de electrones se obtiene mediante el frotamiento de las perlas, formadas por un polvo seco, con un sustrato rígido, como el dióxido de silicio. Al ordenar las perlas por tamaños, se obtiene electricidad de una forma mucho más eficiente. Además, a medida que se deteriora la superficie de las perlas por el frotamiento, esta se puede renovar simplemente añadiendo más polvo, de modo que la vida útil del dispositivo sería muy larga. Los científicos calculan que podría durar hasta 10.000 ciclos.
Todo esto, de momento, se ha probado solo en laboratorio. Se ha obtenido electricidad sin baterías, pero con una intensidad de nanoamperios. Poquísima. Será necesario investigar más; pero, ¿quién sabe?, quizás los ordenadores portátiles del futuro funcionen gracias al frotamiento de un montón de cuentas de collar diminutas, ordenadas por tamaños en su interior.
