El Instituto de Maquinaria y Materiales de Corea (KIMM), un instituto dependiente del Ministerio de Ciencia y TIC, ha desarrollado una batería flexible y estirable que se dobla y estira como una serpiente.
Esta nueva batería podría tener un amplio abanico de usos, como en la tecnología de almacenamiento de energía y en situaciones de catástrofe, con aplicaciones en diversos tipos de dispositivos, desde robots hasta dispositivos vestibles.
El equipo de investigación del KIMM, dirigido por el Dr. Bongkyun Jang, investigador principal, y el Dr. Seungmin Hyun, del Departamento de Nanomecánica, desarrolló una estructura de batería estirable cuyas características se basan en la estructura de las escamas de las serpientes.
Al igual que la boa constrictor que se tragó al elefante en la novela «El Principito», las escamas individuales de una serpiente, aunque son rígidas, pueden plegarse para protegerse de los impactos externos. También poseen características estructurales que les permiten ser muy elásticas y moverse con flexibilidad.
El equipo de investigación del KIMM desarrolló la batería altamente estirable con una excelente estabilidad y rendimiento mediante la fabricación de una metaestructura mecánica que imita la escama de una serpiente.
A diferencia de los dispositivos portátiles convencionales, en los que el armazón del dispositivo y la batería se combinan en una formación apretada, esta nueva tecnología permite un movimiento flexible al conectar varias baterías pequeñas y duras en una estructura similar a una escama.
Para garantizar la seguridad de la batería, el equipo de investigación también minimiza la deformación de los materiales que la componen mediante un diseño óptimo de la estructura a escala. Además, se optimizó la forma de cada célula de la batería para conseguir una alta capacidad por unidad de tamaño.
El diseño de la forma de la célula de la batería y los componentes de conexión fueron los aspectos clave de este logro tecnológico.
Se conectaron pequeñas celdas de batería hexagonales que se asemejan a escamas de serpiente con material de polímero y cobre que usan un mecanismo de bisagra para plegarse y desplegarse.
Este diseño también facilita la producción económica en serie, ya que la batería puede fabricarse cortando y plegando electrodos flexibles con un proceso de fabricación inspirado en el origami.
Esta nueva tecnología puede aplicarse a los dispositivos de almacenamiento de energía que se encuentran en los robots vestibles para humanos, que requieren dispositivos de almacenamiento de energía blandos y flexibles, o a los que se encuentran en los dispositivos médicos de rehabilitación para ancianos y enfermos que necesitan asistencia física.
Además, estas baterías podrían ser útiles como dispositivos de suministro de energía para los robots que se usan in situ durante las catástrofes para ayudar a realizar misiones de rescate. Gracias a su capacidad para moverse con flexibilidad y cambiar de forma libremente, los robots equipados con estas baterías pueden usarse para acceder a espacios estrechos bloqueados por obstáculos durante esas situaciones de desastre.
En el futuro, el equipo de investigación del KIMM espera desarrollar una tecnología que pueda aumentar la capacidad de almacenamiento de los dispositivos de almacenamiento de energía blanda. El equipo también espera desarrollar robots blandos multifuncionales que combinen músculos artificiales con tecnología de actuación de robots blandos.
El Dr. Bongkyun Jang declaró que, aplicando la estructura y el diseño de las escamas de serpiente, el equipo de investigación del KIMM desarrolló una batería que no sólo es segura de usar, sino que también conserva su flexibilidad y capacidad de estiramiento. También añadió que, en el futuro, él y su equipo pretenden seguir investigando y desarrollando, de modo que esta tecnología pueda utilizarse para la atención médica de rehabilitación y el socorro en caso de catástrofe y ayude a garantizar la salud y la seguridad del público en general.
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