Los robots diminutos tienen un problema enorme: la energía. Cuanto más pequeños son, menos espacio tienen para una batería, y las baterías que caben duran muy poco. Un robot de menos de dos gramos alimentado con una batería comercial apenas puede moverse un par de minutos. Un equipo de la Universidad Fudan, en China , propone una solución ingeniosa: que el robot obtenga la energía directamente del suelo que pisa.
El trabajo, liderado por Yue Gao, del Departamento de Ciencia Macromolecular de esa universidad, se publicó en la revista National Science Review . La clave es una fina membrana colocada en las patas del robot que genera electricidad cada vez que toca una superficie de metal. Una pila que se arma con cada paso © Zoltan Tasi Unsplash La membrana está hecha de un gel de poliacrilato de potasio, un polímero que retiene agua, y tiene apenas 135 micrómetros de espesor, más o menos el grosor de una hoja de papel. Cuando la pata del robot apoya sobre una superficie de aluminio, zinc o silicio, se produce una reacción electroquímica : el metal del suelo cede electrones, mientras que el oxígeno y la humedad del aire los reciben del otro lado de la membrana.
En la práctica, el suelo se convierte en uno de los componentes de una pila, similar a las baterías de metal y aire. La reacción arranca en apenas una décima de milisegundo cuando la pata toca el suelo y se detiene en cuanto se levanta. Según los investigadores, la membrana entrega 133 milivatios por centímetro cuadrado sobre zinc y 103 sobre aluminio, unas diez veces más que las microbaterías típicas. 150 días caminando © Himesh Isanka Official Shutterstock Para probar el sistema, el equipo construyó un pequeño robot caminante de unos 6,7 por 5,7 centímetros, impreso en 3D. En ensayos de laboratorio funcionó de forma intermitente durante 150 días, dio más de 10.000 pasos sin caídas de voltaje y luego superó el millón de pasos.
La membrana también resistió temperaturas de entre 20 grados bajo cero y 80 grados, permitió al robot subir planchas de metal inclinadas y alimentó una luz LED y un transmisor Bluetooth. Además, la membrana funciona como un sensor. Las señales eléctricas cambian según el material y la rugosidad de la superficie, lo que permitiría al robot saber sobre qué tipo de suelo camina. El precio: comerse el suelo El sistema tiene una contracara curiosa.
Como el metal del suelo es el que aporta los electrones, se va consumiendo. A lo largo de sus pruebas, el robot gastó alrededor de 2 gramos de aluminio. Además, la membrana se degrada con el tiempo por la acción del dióxido de carbono del aire, y los investigadores tuvieron que reponer manualmente parte de sus componentes químicos. Tampoco funciona sobre plástico, vidrio, tierra o materiales orgánicos: para cruzar esas superficies, el robot necesita un pequeño supercondensador que almacena energía.
Para qué podría servir Los metales y el silicio que la membrana puede aprovechar están en todas partes en la infraestructura moderna: tuberías, edificios, centros de datos, maquinaria industrial. Por eso, los autores imaginan pequeños robots capaces de recorrer conductos de ventilación, subestaciones eléctricas o espacios reducidos de instalaciones industriales para inspeccionarlos sin depender de cables ni de recargas. Otras aplicaciones propuestas, todavía lejanas, incluyen la búsqueda de sobrevivientes entre escombros tras un terremoto.
