Un equipo de investigadores científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur (NTU Singapur) ha diseñado una batería flexible y milimétrica capaz de almacenar energía al ser sumergida en soluciones salinas. Este hito sienta las bases para el futuro desarrollo de gafas o lentes de contacto inteligentes, que podrían almacenar los sonidos y las visiones del usuario, más allá de la monitorización del estado de salud de los usuarios, el acceso a la realidad virtual y la proyección de imágenes que consiguen en la actualidad.
La batería diseñada por el equipo de la NTU es igual de fina que una córnea humana (0,5 milímetros de espesor) y está fabricada con materiales biocompatibles, sin cables ni metales pesados o tóxicos. Además, incorpora un recubrimiento de glucosa que reacciona con los iones de sodio y cloruro en la solución salina que lo rodea, mientras que el agua es el conector que sirve como cable o circuito para generar electricidad. Los investigadores apuntan a que la batería también funciona con lágrimas humanas, puesto que contienen una menor concentración de sodio e iones de potasio.
En cuanto a la duración del dispositivo, las pruebas han concluido que su vida útil se extendería una hora adicional por cada ciclo de uso de doce horas. La batería cuenta con una fuente de alimentación para que el usuario pueda recargarla de forma convencional.
Estos hallazgos han sido publicados en la revista ‘Nano Energy’. Por el momento, el equipo ha solicitado una patente a través de NTUitive, y también están trabajando para comercializar el invento.
¿CÓMO FUNCIONA LA BATERÍA?
Lee Seok Woo, profesor asociado de la School of Electrical and Electronic Engineering (EEE) de la NTU y director del proyecto, ha relatado que la idea comenzó con una simple pregunta: “¿Sería posible recargar las baterías de las lentes de contacto con nuestras lágrimas?”. Aunque ya había ejemplos similares de baterías autorrecargables, como las de tecnología portátil que funcionan con la transpiración humana, esas técnicas “no eran perfectas”, pues sólo consiguen la carga de un electrodo.
“Nuestro desarrollo es capaz de cargar los dos electrodos de la batería a través de un combinación única de reacción enzimática y reacción de autorreducción”, explica el profesor, quien también destaca que el mecanismo de carga se basa únicamente en glucosa y en agua para generar la electricidad. “Estos materiales son más seguros para los humanos y serían menos perjudiciales para el medio ambiente cuando la batería se deseche, en comparación con las baterías convencionales”.
Otro de los coautores del proyecto e investigador de la EEE, el Doctor Yun Jeonghun, ha señalado que la plataforma de recarga del invento funciona, en realidad, de forma parecida a como lo hacen los smartphones, pero va más allá porque elimina dos de las mayores preocupaciones que existen con los sistemas actuales de almacenaje de electricidad: “Los sistemas de carga de las baterías más comunes para lentes de contacto inteligentes requieren electrodos de metal en las lentes, los cuales son dañinos cuando quedan expuestos al ojo humano. Asimismo, existe otro método de recarga para las gafas inteligentes, que es la carga por inducción. Esta técnica requiere de una bobina en la lente para transmitir la energía. Pero la batería a base de lágrimas elimina las dos posibles preocupaciones que plantean estos dos métodos, al mismo tiempo que da espacio para una mayor innovación en el desarrollo de lentes de contacto inteligentes”.
"La batería a base de lágrimas da espacio para una mayor innovación en el desarrollo de lentes de contacto inteligentes”
El equipo de investigadores destaca la biocompatibilidad de la batería con el cuerpo humano, ya que no emplea metales pesados y utiliza glucosa oxidasa, una enzima que se desarrolla naturalmente en los humanos y que se alimenta de iones de cloruro y sodio, “como los de nuestras lágrimas”, señala Murukeshan Vadakke Matham, coautor del proyecto y profesor asociado en la School of Mechanical & Aerospace Engineering de la NTU. Esas condiciones convierten a las baterías en biocompatibles y, por tanto, seguras para la utilización humana. Así, la batería desarrollada genera energía con la reacción a las lágrimas basales (las encargadas de crear una fina película constante en nuestros ojos para favorecer la visión). Después, la batería descarga electricidad mediante un proceso llamado reducción, producido cuando el recubrimiento de glucosa oxidasa reacciona con los iones de sodio y cloruro de las lágrimas. El resultado es la generación de energía y corriente dentro de las lentes de contacto.
EL HORIZONTE DE LAS LENTES DE CONTACTO INTELIGENTES
La batería diseñada por el equipo de la NTU puede producir una corriente de 45 microamperios y una potencia máxima de 201 mW, una energía suficiente para el funcionamiento de las gafas inteligentes. Las pruebas han demostrado que soporta 200 cargas y descargas, una cifra muy aceptable teniendo en cuenta que las baterías de iones de litio típicas convencionales tienen una vida útil de 300 a 500 ciclos. Las recomendaciones de carga pasan por colocar la batería durante al menos 8 horas en alguna solución salina óptima, que contenga gran cantidad de iones de glucosa, sodio y potasio. No obstante, el equipo está estudiando la posibilidad de mejorar la cantidad de energía eléctrica que pueda descargarse.
Actualmente, las lentes de contacto de alta tecnología son capaces de mostrar imágenes visibles en nuestras córneas, nos permiten acceder a la realidad virtual, ayudan a corregir la visión, monitorizan la salud de los usuarios y detectan y tratan enfermedades en personas con afecciones crónicas, como por ejemplo, la diabetes o el glaucoma. De cara al futuro, estos dispositivos podrían almacenar en la nube las imágenes y sonidos que viva el usuario. Pero para alcanzar ese hito, es necesario contar con sistemas de almacenaje eléctrico suficientes para alimentar las lentes inteligentes. El proyecto de la NTU sienta las bases para lograrlo.