Un dispositivo móvil de menos de dos gramos ha logrado desplazarse durante 150 días sin depender de un acumulador externo, gracias a una innovación que convierte cada paso en electricidad. El sistema utiliza una membrana especial colocada en las extremidades, que reacciona químicamente al entrar en contacto con las superficies metálicas del terreno.
Yue Gao, investigador del Departamento de Ciencia Macromolecular de la Universidad Fudan, lideró el trabajo publicado en la revista National Science Review. El hallazgo aborda un desafío de la miniaturización: cuanto más pequeño es un dispositivo robótico, menos espacio queda para los componentes de almacenamiento energético.
Cómo la pata genera energía al tocar el suelo
El componente central del sistema es una lámina de gel de poliacrilato de potasio. Un polímero que absorbe humedad y mide apenas 135 micrómetros de grosor, similar al de una hoja de papel. La película se adhiere a las patas del dispositivo y activa una reacción electroquímica cada vez que entra en contacto con una superficie metálica.
Cuando la extremidad presiona aluminio, zinc o silicio, los átomos de la superficie ceden electrones que fluyen a través de la membrana. Al mismo tiempo, el oxígeno del aire y la humedad ambiental capturan esos electrones en el lado opuesto. Este intercambio convierte el pavimento en un componente funcional de una pila, similar a las baterías convencionales de metal-aire.
Potencia y resistencia probadas en laboratorio
Durante los experimentos, el equipo registró 133 milivatios por centímetro cuadrado sobre zinc y 103 sobre aluminio. La capacidad energética fue aproximadamente diez veces mayor que la de las microbaterías estándar utilizadas en estos dispositivos.
El prototipo, fabricado mediante impresión tridimensional, midió 6,7 por 5,7 centímetros y el equipo lo sometió a pruebas para validar el concepto fuera del entorno controlado.
Durante 150 días de operación intermitente, el dispositivo completó más de 10.000 pasos sin registrar caídas de tensión eléctrica y posteriormente acumuló más de un millón de desplazamientos. La membrana también resistió temperaturas que fluctuaron entre 20 grados bajo cero y 80 grados.
En algunas pruebas, el aparato ascendió superficies de metal inclinadas impulsado únicamente por la energía generada en cada movimiento. También logró alimentar una luz LED y un módulo de comunicación Bluetooth, lo que demostró que la potencia resultante era suficiente para otros componentes electrónicos.
Una capacidad adicional: sensor del terreno
La membrana no solo genera energía, sino que también funciona como detector ambiental. Las señales eléctricas que produce varían según factores como la composición química del material pisado y su textura superficial.
Esta característica podría permitir que el dispositivo identifique automáticamente qué clase de suelo atraviesa durante su desplazamiento. La función no estaba prevista en los objetivos originales del proyecto, pero amplía sus posibles aplicaciones.
El desafío histórico de las baterías en robots miniaturizados
Desde hace años, la robótica enfrenta un problema: cuanto más pequeño es un dispositivo, menos espacio queda para almacenar energía. Un robot de menos de dos gramos equipado con una batería comercial convencional apenas puede mantenerse en movimiento durante unos minutos. Por lo que resulta prácticamente inútil para tareas que requieren autonomía prolongada.
Este límite ha dificultado el desarrollo de máquinas miniaturizadas capaces de realizar trabajos reales. El equipo de Fudan invirtió esta lógica: en lugar de intentar concentrar más energía en menos espacio, convirtió el entorno externo en la fuente de electricidad. Al usar las superficies metálicas del terreno como generadores químicos, eliminó la necesidad de depender del espacio interno disponible.
