Científicos chinos crean un sensor ecológico basado en madera

Investigadores chinos de la Universidad de Lanzhou han descubierto experimentalmente un significativo efecto flexoeléctrico en la madera. Estos resultados proporcionan un nuevo sistema de materiales y un soporte técnico para el desarrollo de dispositivos electrónicos flexibles ecológicos, sostenibles y autónomos, así como de sensores independientes. Así lo informa China Daily, socio de TV BRICS.

La flexoelectricidad es un fenómeno en el cual un material genera electricidad bajo la acción de una deformación no uniforme, como la flexión o la compresión con diferente fuerza en distintos puntos. Esta propiedad ha sido ampliamente estudiada en materiales sintéticos como cristales, cerámicas y metales, pero permanecía poco investigada en biomateriales naturales como la madera.

"Debido a la compleja estructura jerárquica de la madera y otros factores que dificultan su identificación precisa, la detección directa del efecto flexoeléctrico en la madera y otros biomateriales naturales representa un desafío complejo", explicó el profesor Liu Shuhai de la Escuela de Ciencia de Materiales y Energía de la Universidad de Lanzhou.

Los científicos intensificaron el gradiente de deformación mediante reconstrucción estructural y confirmaron la aparición de una respuesta eléctrica durante la flexión. La madera tratada con un método de deslignificación (proceso de eliminación de la lignina, una sustancia rica en carbono presente en la madera) y mediante compresión demostró ser ecológica y sostenible como biomaterial. Esto probó que, a través del diseño estructural, se puede dotar a los biomateriales naturales de una funcionalidad electromecánica de alto rendimiento.

"La madera está ampliamente disponible, es un material renovable y biodegradable, y posee una estructura jerárquica natural, paredes celulares orientadas y múltiples poros, lo que proporciona un marco estructural natural para regular el gradiente de deformación y las interacciones electromecánicas", señaló el profesor Wang Jizeng, de la Escuela de Ingeniería Civil y Mecánica de la Universidad de Lanzhou.

Basándose en este material, los investigadores desarrollaron un sensor flexible autónomo. El dispositivo transforma las deformaciones producidas por los movimientos humanos en señales eléctricas sin necesidad de una fuente de alimentación externa. El sensor es capaz de monitorear movimientos de los dedos, las muñecas e incluso contracciones musculares.

"Nuestra investigación muestra que la madera estructural puede utilizarse tanto como material de carga tradicional como elemento funcional principal para la electrónica flexible ecológica y componentes sensoriales autónomos, lo que abre perspectivas de aplicación potencial en áreas como la electrónica usable, el monitoreo de la salud, la interacción hombre-máquina y las biointerfaces inteligentes", señaló Jizeng.

El profesor también destacó que los materiales flexoeléctricos basados en madera ofrecen ventajas en términos de respeto al medio ambiente, ahorro de recursos y adaptabilidad mecánica.