Imagina que estás caminando en las montañas cuando golpea una tormenta de nieve. A pesar de su abrigo cálido, la temperatura de su cuerpo comienza a bajar. Pero no temas. Los sensores de temperatura en el abrigo te hacen sentir más frío, activando elementos calefactores incrustados en la tela. Perfectamente tostado, continúas tu caminata.
Suena como una idea inteligente, ¿verdad? ¿Por qué no es una realidad? En una palabra, baterías. La tecnología de batería no ha avanzado tan rápido como la tecnología portátil, lo que significa que los dispositivos portátiles (relojes inteligentes, rastreadores de actividad física, sensores médicos integrados en la ropa) deben estar equipados con baterías voluminosas o enchufados para cargar a intervalos frecuentes.
Ahora, los investigadores en el Reino Unido tienen un nuevo desarrollo que podría conducir a una solución: un dispositivo flexible similar a una batería hecho de grafeno que se puede imprimir directamente en casi cualquier cosa.
"Puede imprimir las baterías en un sustrato flexible como los textiles", dice Mohammad Nazmul Karim, miembro del Instituto Nacional de Grafeno de la Universidad de Manchester. "Y se puede cargar muy rápidamente".
Los dispositivos, descritos recientemente en la revista 2D Materials, técnicamente no son baterías sino supercondensadores, que almacenan energía en sus superficies mediante carga estática. Se pueden cargar extremadamente rápido en comparación con las baterías, en segundos, en lugar de minutos u horas, y no pierden su capacidad de almacenamiento de energía con el tiempo, incluso después de millones y millones de cargas.
Los supercondensadores desarrollados por Karim y su equipo están hechos de grafeno, una red bidimensional de carbono de un solo átomo de espesor. Los investigadores utilizaron una técnica básica de serigrafía para imprimir un supercondensador flexible de tinta de óxido de grafeno sobre tela de algodón. La tela se puede usar, estirar e incluso tirar al lavado sin destruir las capacidades de carga del supercondensador.
"Si tiene una pieza de tela y aplica grafeno sobre esa tela, no solo la hace conductora, sino que también la hace más fuerte", dice Karim.
El grafeno se puede estirar hasta un 20 por ciento más grande que su tamaño original sin romperse. Esta es una de las razones por las que se considera tan prometedor para los wearables, que necesitan moverse con el cuerpo.
El objetivo inicial del equipo es utilizar los supercondensadores de grafeno para sensores médicos: monitores cardíacos portátiles, sensores de temperatura y sensores EEG para controlar el sueño y otras actividades cerebrales. Karim estima que esto podría suceder en tan solo dos o tres años. Otros usos (ropa para cargar su teléfono celular, computadoras portátiles, incluso la chaqueta estabilizadora de la temperatura que describí) estarían significativamente más adelante.
La tecnología portátil, desde relojes inteligentes hasta rastreadores de actividad física, cámaras portátiles y sensores médicos integrados en la ropa, es un gran negocio. Un análisis reciente de CCS Insight sugiere que la industria tendrá un valor de unos $ 34 mil millones para 2020. Pero cobrar ha sido un problema constante para los desarrolladores de wearables. Nadie quiere quitarse la pulsera para cargar a mitad del día. Por lo tanto, la búsqueda de mejores baterías y soluciones de carga alternativas ha estado sucediendo durante años. Muchas compañías han apostado por la carga inalámbrica como la ola del futuro para los dispositivos portátiles: simplemente puede entrar a su cocina y cargar su dispositivo con un cargador inalámbrico en la pared mientras cocina la cena, sin siquiera quitarlo. Pero la tecnología todavía está en desarrollo, y los consumidores han tardado en acostumbrarse a los cargadores inalámbricos relativamente lentos y caros en el mercado hasta ahora.
Karim advierte que el grafeno tampoco es una bala de plata.
"Hay mucha publicidad en torno al grafeno, y debemos ser cuidadosos", dice.
Un desafío importante es hacer grandes cantidades de grafeno de alta calidad. Es barato y fácil hacer grafeno de baja calidad, lo cual está bien para algunas aplicaciones. Pero la mejor calidad de grafeno sigue siendo costosa y laboriosa de producir, un problema en el que los investigadores están trabajando.
"Mantener la alta calidad de grafeno en una cantidad escalable es un gran desafío", dice Karim.
Otro inconveniente del grafeno es que no conduce la electricidad tan bien como los metales. Entonces, si bien los supercondensadores a base de grafeno son fuertes y flexibles, así como los supercondensadores de plata o cobre relativamente respetuosos con el medio ambiente, son más conductores. Dependiendo del uso, uno u otro podría ser preferible.
Así que mira este espacio. En una década o dos, podríamos estar describiendo la nueva chaqueta de invierno con supercondensador de grafeno, perfecta para su próximo viaje al Himalaya.
