I + D    ENERGÍA

Diseñan una antena flexible que captura ondas y las convierte en electricidad

Investigadores del MIT con la colaboración de la UPM crean el primer dispositivo totalmente flexible que puede convertir la corriente alterna de las señales wifi en continua

30 ENE. 2019
5 minutos

Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), con la participación de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), entre otras, han fabricado una antena flexible que captura ondas electromagnéticas del entorno y luego las transforma en electricidad mediante nuevos materiales 2D, lo que permitirá alimentar aparatos electrónicos a gran escala y sin baterías.

La creación del "primer dispositivo totalmente flexible que puede convertir la corriente alterna de las señales wifi en continua" para abastecer dispositivos electrónicos ha sido publicada en el último número de la prestigiosa revista Nature.

Para capturar las ondas electromagnéticas que están en el ambiente "de forma ubicua y gratuita", los autores usan una antena de radiofrecuencia flexible, cuya señal de corriente alterna "se envía a un finísimo semiconductor de disulfuro de molibdeno (MoS2) –uno de los más delgados del mundo, con tan solo tres átomos de espesor–, que la convierte en corriente continua para que pueda alimentar los circuitos electrónicos", explica la UPM en un comunicado. 

Se trata de antenas rectificadoras, (del inglés, rectenas), unos sistemas que podrían "capturar y transformar de forma pasiva las señales wifi que inundan el ambiente", además de ser "flexibles y poderse fabricar en rollos para cubrir áreas muy grandes", según el profesor del MIT Tomás Palacios. Entre las aplicaciones figura "el suministro de energía a dispositivos electrónicos flexibles, aparatos portátiles y sensores para el internet de las cosas, smartphones o teléfonos inteligentes flexibles".

Otra posible aplicación es "generar energía para transmisión de datos en dispositivos médicos implantables", por ejemplo píldoras ingeridas por los pacientes que transmiten datos sobre su salud que pueden registrarse en un ordenador para realizar diagnósticos, apunta el profesor de la UPM, Jesús Grajal, coautor de la investigación.

Hasta ahora todas las rectenas contienen "silicio o arseniuro de galio", materiales rígidos y de elevado coste, y las pocas antenas flexibles operaban a bajas frecuencias, por lo que no podían convertir señales wifi, explica. Para optimizarlo, emplearon el disulfuro de molibdeno, uno de los semiconductores más finos del mundo, creando un "diodo Schottky, el cruce de un semiconductor con un metal", solventando así los problemas de la resistencia y ralentización. 

"Este diseño ha permitido un dispositivo completamente flexible y lo suficientemente rápido como para cubrir la mayoría de las bandas de radiofrecuencia utilizadas por nuestros dispositivos electrónicos cotidianos, incluyendo wifi, Bluetooth, los llamados móviles LTE (long-term-evolution, una tecnología de banda ancha inalámbrica) y muchos otros", añade el comunicado. Actualmente la eficiencia máxima de salida que alcanza este dispositivo es del 40%, según la potencia de entrada del wifi, aunque con el nivel típico de señal inalámbrica la eficiencia energética de este rectificador de MoS2 es cercano al 30%. 

En los experimentos realizados, el dispositivo puede producir alrededor de 40 microvatios de potencia cuando se expone a los niveles típicos de las señales wifi (alrededor de 150 microvatios), una cantidad "más que suficiente para iluminar la pantalla de un móvil o un chip de silicio", según los autores que en su mayoría son miembros del MIT. Entre los firmantes también figura el profesor Vazquez-Roy, de la Universidad Carlos III de Madrid, y otros de las universidades de Boston y California del Sur, además del Laboratorio del Ejército estadounidense.