Desarrollan una tecnología ultrasónica para cargar dispositivos a través del agua y de la piel

Cuando pensamos en cargar un dispositivo, lo primero que viene a la cabeza es un móvil, un portátil o incluso un coche eléctrico. Pero cada vez hay más tipos de dispositivos electrónicos que alimentar, operan en entornos muy diferentes y hacerlo no es tan sencillo como conectar un cable. Por ejemplo, los que se usan dentro del cuerpo humano, como un marcapasos, o sensores en entornos submarinos. Los métodos de carga inalámbrica habituales -como la inducción electromagnética o las ondas de radiofrecuencia (RF)- no funcionan bien en estos entornos. Solo transfieren pequeñas cantidades de energía, tienen un alcance limitado y pueden interferir con otros dispositivos cercanos.

Por eso se necesitan alternativas, e investigadores del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST) y de la Universidad de Corea han encontrado una en los ultrasonidos. A diferencia de las ondas RF, el ultrasonido se absorbe menos en los tejidos humanos y provoca menos interferencias, lo que lo convierte en una opción más adecuada para cargar implantes médicos y dispositivos que se llevan sobre la piel.

Un equipo liderado por el Dr. Sunghoon Hur y el profesor Hyun-Cheol Song ha construido un receptor ultrasónico flexible utilizando materiales piezoeléctricos -capaces de convertir la energía mecánica en energía eléctrica y viceversa- avanzados. Así, este receptor sigue funcionando incluso cuando está doblado y puede adherirse a superficies curvas como la piel. Las pruebas demostraron que puede transmitir de forma inalámbrica 20 milivatios de potencia a través de 3 cm de agua y 7 milivatios a través de 3 cm de piel, suficiente para alimentar pequeños dispositivos como sensores portátiles o implantes.

El equipo también demostró que el receptor puede usarse para cargar baterías, lo que abre la puerta a implantes de mayor duración que no requieran cirugías frecuentes para reemplazar la batería. El Dr. Hur declaró: 'Con esta investigación hemos demostrado que la tecnología de transmisión de energía inalámbrica mediante ultrasonido puede aplicarse de forma práctica. Planeamos seguir investigando para miniaturizarla y comercializarla y así acelerar su aplicación real'.

No es el único esfuerzo que se está desarrollando en este sentido. Otro equipo de investigadores del KIST, que incluye a Hur y Song junto a científicos de las universidades de Corea, Sungkyunkwan, Yonsei y California, está estudiando nanogeneradores triboeléctricos impulsados por ultrasonido (US-TENG, por sus siglas en inglés). Estos dispositivos pueden transmitir energía a través de la piel sin cirugía, pero han presentado problemas como baja potencia y rigidez. Para mejorarlos, han desarrollado una nueva versión llamada US-TENGDF-B (nanogenerador triboeléctrico alimentado por ultrasonido con refuerzo dieléctrico‑ferroeléctrico), que utiliza un diseño especial para generar más energía con ultrasonidos más suaves y desde mayores distancias.

Este dispositivo mejorado alcanzó unos 26 voltios y entregó 6,7 milivatios al cargar una batería desde una distancia de 35 mm. Mantuvo su estabilidad incluso al doblarse, lo que lo hace útil para zonas curvas del cuerpo o implantes como corazones artificiales. Los investigadores aseguran que es eficaz para la carga inalámbrica a corto plazo en zonas profundas del cuerpo.

En conjunto, estas tecnologías muestran un potencial real para alimentar de forma segura dispositivos electrónicos de bajo consumo, tanto en el agua como dentro del cuerpo humano. Podrían alargar la vida útil de marcapasos, neuroestimuladores, sensores submarinos y drones, evitando recargas o reemplazos frecuentes.