Descripción general del sensor Soft O-Heng. a) Configuración. O-Teng se construye laminando la hoja PTFE como una capa de carga y una lámina de cobre como una capa de electrodo en papel. b) Proceso de holgura autónoma. El papel se pliega automáticamente a lo largo de la línea impresa y crea un dispositivo de origami. c) proceso operativo. La bisagra tiene propiedades de memoria elástica y vuelve a su forma original después de que se libera la fuerza. d) Mecanismo de generación de voltaje. El desequilibrio eléctrico causado por el PTFE cargado hace que las cargas se muevan dentro del sistema, lo que genera un voltaje. Crédito: tecnologías avanzadas de materiales (2025). Doi: 10.1002/admt.202500032
Origami, el arte japonés del plegamiento de papel, ha evolucionado de una práctica principalmente ceremonial y decorativa a una herramienta importante en ciencia y tecnología. Con sus aplicaciones que van desde paneles solares en el espacio hasta los robots autoensamblados, Origami ha revolucionado el diseño de soluciones de ingeniería modernas.
Una de esas solución notable es un nanogenerador triboeléctrico de origami corrugado (Co-teng), un sensor inteligente y flexible de recolección de energía que combina el efecto triboeléctrico con la tecnología de holgura autónoma para generar energía. La generación triboeléctrica es el proceso de producción de electricidad al convertir el movimiento mecánico, como el contacto y la separación entre los materiales, en energía eléctrica.
Recientemente, un equipo de investigadores dirigido por el profesor asociado Hiroki Shigemune del Instituto de Tecnología de Shibaura, Japón, junto con el Sr. Haruki Higoshi y el Sr. Daichi Naritomi del Instituto de Tecnología de Shibaura, Japón, desarrolló un sensor blando co-heng para eliminar la necesidad de baterías. En este estudio, el equipo laminó los electrodos de cobre (capa conductora) y una lámina de politetrafluoroetileno (capa triboeléctrica) en papel. La solución de holgura autónoma se imprimió en líneas en el sustrato utilizando una impresora de inyección de tinta.
Al ensamblar el papel en una estructura 3D, los investigadores lograron un sensor liviano, de bajo costo, ecológico y autopotencias. Este estudio fue publicado en línea en la revista Advanced Materials Technologies el 1 de abril de 2025.
Investigadores de Japón han desarrollado un nuevo sensor Co-Teng que utiliza tecnología de autoldeamiento de papel y generación de energía triboeléctrica. Este sensor liviano, de bajo costo y ecológico tiene un potencial significativo para aplicaciones del mundo real en sistemas de monitoreo de salud portátiles. Crédito: Dr. Hiroki Shigemune del Instituto de Tecnología de Shibaura, Japón, enlace de origen: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202500032
“Nos inspiró la elegancia estructural del origami y la creciente necesidad de soluciones de sensores sostenibles y sin mantenimiento. Por lo tanto, combinamos origami con el efecto triboeléctrico para desbloquear un sistema inteligente que puede construir y alimentarse a sí mismo”, dice el Dr. Shigemune.
El dispositivo funciona convirtiendo el estrés mecánico en señales eléctricas a través de la fricción entre los materiales conductores y dieléctricos laminados. Dado que el sensor también utiliza la tecnología de papel autoplegado, no necesita plegamiento manual y minimiza el esfuerzo de fabricación, ofreciendo una herramienta poderosa para dispositivos inteligentes de próxima generación.
Una vez desarrolladas, las propiedades mecánicas de las estructuras basadas en el papel autónoma se estudiaron a fondo, analizando cómo el ancho de línea impreso y el grosor del papel afectaron los ángulos de pliegue y la fuerza de restauración. Primero probaron los parámetros para un solo pliegue y luego lo escalaron a una estructura corrugada múltiple para mejorar el rendimiento de salida. En particular, la conexión en serie de múltiples pliegues de origami condujo a una mejora significativa en la potencia de salida con una excelente durabilidad de más de 1,000 ciclos de compresión.
Además, los investigadores demostraron su aplicación del mundo real en un sistema de amortiguación inteligente. Cada vez que se dejaba caer un objeto sobre el Co-heng, generaba señales eléctricas correspondientes a la fuerza de compresión ejercida por el objeto. Estas señales se analizaron utilizando el aprendizaje automático (LightGBM), y esto permitió al sistema identificar los objetos. El sistema podría identificar los objetos con una notable precisión del 98.9%: iluminar sus posibles aplicaciones en logística y envasado inteligente.
Investigadores de Japón han desarrollado un nuevo sensor sin batería, liviano y de bajo costo llamado Co-Heng que utiliza tecnología de autoldea en papel y generación de energía triboeléctrica. Tiene un potencial significativo para aplicaciones del mundo real como un sensor de amortiguación inteligente para la logística, la electrónica portátil y el envasado sostenible. Crédito: Dr. Hiroki Shigemune del Instituto de Tecnología de Shibaura, Japón, enlace de origen: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202500032
“La amortiguación inteligente podría ser un cambio de juego en la logística. Al usar el sistema Co-teng, los objetos caídos se pueden identificar y monitorear automáticamente en tiempo real, ofreciendo nuevas capacidades en el seguimiento de los envíos y la verificación de la integridad del producto”, explica el Sr. Higoshi.
Además de la logística, el nanogenerador desarrollado también encuentra aplicaciones en el dispositivo médico y la industria electrónica. La alta flexibilidad del Co-Heng puede ser ventajoso para dispositivos portátiles para monitorear el movimiento del cuerpo, la postura o los impactos externos en tiempo real, especialmente para el cuidado de edad avanzada. Su diseño compacto lo hace ideal para dispositivos suaves, móviles y a pedido con aplicaciones prometedoras en plataformas de monitoreo de salud personalizadas basadas en IoT.
Además de sus propiedades, la naturaleza plegable de Co-Heng también reduce los costos de almacenamiento y transporte, que son esenciales para aplicaciones industriales y escalabilidad.
Más información: Haruki Higoshi et al, sensor de origami corrugado autoplejo basado en nanogenerador triboeléctrico para un dispositivo de amortiguación inteligente, tecnologías avanzadas de materiales (2025). Doi: 10.1002/admt.202500032
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Shibaura
Cita: Co-Teng: Un sensor de autopotencia inspirado en origami para dispositivos portátiles inteligentes (2025, 10 de junio) Recuperado el 10 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-teng-origami-powering-sensor-smart.html
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