Las vibraciones cotidianas, desde el tráfico, las máquinas o los pasos, amplían una amplia gama de frecuencias. Con un diseño adaptativo, estas fuentes de movimiento dispersas pueden cosecharse efectivamente y transformarse en electricidad para dispositivos electrónicos. Crédito: Universidad Nacional de Taiwán
Investigadores de la Universidad Nacional de Taiwán desarrollaron un nuevo dispositivo que captura la energía de las vibraciones de manera más eficiente. Su mecanismo autojustante permite la resonancia con las frecuencias ambientales, lo que resulta en una mayor potencia en un rango operativo más amplio.
Todos los días, el mundo zumba con energía oculta. El piso se tiembla cuando pasa un metro, los puentes se estremecen cuando los autos los rodan, e incluso el débil ritmo de pasos envía pequeñas vibraciones que ondulan por el suelo. Por lo general, todo este movimiento se desperdicia, pero ¿qué pasaría si pudiéramos convertirlo en electricidad para alimentar los dispositivos que usamos todos los días? Ese es el sueño de que los investigadores que estudian “cosechadoras de energía piezoeléctrica”, pequeñas máquinas que toman potencia de las vibraciones.
El diseño más común se asemeja a una tabla de buceo: un haz delgado que se dobla de un lado a otro, equipado con un material especial que genera electricidad cuando se estresa. Simple, sí. Efectivo, no del todo. Estos diseños solo funcionan bien a frecuencias de vibración muy específicas, como una radio que solo puede sintonizar una estación, y debido a que la mayor parte de la tensión se concentra en un extremo, gran parte del material nunca alcanza su máximo potencial.
En la Universidad Nacional de Taiwán, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Wei-Jiun Su hizo una pregunta simple: ¿Qué pasaría si el cosechador pudiera adaptarse? Su respuesta fue un diseño de modo de estiramiento que cambia la flexión de estiramiento. Una película delgada de PVDF se saca de manera uniforme como una cabeza de batería, por lo que cada parte contribuye a generar electricidad.
Sin embargo, la verdadera magia proviene de una pequeña masa deslizante. Esta masa se mueve por sí sola, empujada por el tira y afloja entre las fuerzas de inercia y la gravedad. Cuando los alrededores se agitan más duro, la masa se desliza hacia afuera, bajando la frecuencia preferida de la cosechadora. Cuando se alivia el temblor, la gravedad lo retira, elevando la frecuencia. En resumen, el dispositivo se sintoniza, como un violín que ajusta sus propias cuerdas a mitad de rendimiento.
En las pruebas de laboratorio, este truco de autoenvergir hizo una gran diferencia. En comparación con los diseños convencionales, la nueva cosechadora produjo casi el doble de potencia y funcionó en casi el doble del rango de frecuencia. En una prueba, la salida alcanzó casi 29 voltios, una cifra notable para un dispositivo que se ajusta a la palma de la mano.
Igual de importante, podría cambiar suavemente de baja energía a estados de alta energía sin ayuda externa, a prueba de que el autojustamiento funcione en la práctica. Y esto importa, porque el mundo real es complejo. Las vibraciones no son ordenadas o predecibles; Cambian con el tráfico, el clima o incluso la hora del día. Una cosechadora rígida se cae rápidamente, como un bailarín que no puede mantener el tempo. Pero una cosechadora de autoenvergir sigue adaptándose, permaneciendo en ritmo y produciendo poder de manera confiable.
Las posibilidades son emocionantes. Imagine sensores inalámbricos en edificios que se alimentan durante décadas, productos electrónicos portátiles que nunca necesitan cargar, o implantes médicos que funcionan en silencio en los movimientos del cuerpo. Cada paso hacia la tecnología autopotera nos acerca a un mundo menos dependiente de las baterías.
Como dice el autor correspondiente, el profesor Wei-Jiun Su, “al permitir que la cosechadora se adapte a su entorno, la puerta se abre a una recolección de energía más eficiente para dispositivos autopotenciados”.
El estudio es publicado en la revista Conversión y gestión de energía.
Más información: Liang-Wei Tseng et al, estudio teórico y experimental sobre una cosechadora de energía piezoeléctrica en modo de estiramiento de autoenvergir, conversión y gestión de energía (2025). Doi: 10.1016/j.enconman.2025.120172
Proporcionado por la Universidad Nacional de Taiwán
Cita: el dispositivo de energía de auto-sintonización convierte las vibraciones en potencia (2025, 11 de septiembre) recuperado el 11 de septiembre de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-09-tuning-energy-device-vibrations-power.html
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