Los investigadores han desarrollado un sensor sin batería que reacciona a las ondas sonoras, como determinadas palabras habladas, produciendo suficiente energía vibratoria para alimentar un dispositivo electrónico. El novedoso sensor no sólo reduciría el desperdicio de baterías, sino que también podría alimentar dispositivos médicos como implantes cocleares o monitorear edificios en busca de fallas.
Dependemos de las baterías para alimentar muchos de los artículos que utilizamos a diario, desde teléfonos inteligentes y juguetes hasta controles remotos y linternas. En consecuencia, cada año se desechan 15 mil millones de baterías en todo el mundo y muchas de ellas terminan en vertederos.
Para ciertos dispositivos, tirar las baterías pronto será cosa del pasado gracias a investigadores de ETH Zurich que han desarrollado un sensor que no requiere nada para funcionar excepto el sonido.
«El sensor funciona de forma puramente mecánica y no requiere una fuente de energía externa», afirmó Johan Robertsson, uno de los coautores del estudio. Simplemente utiliza la energía vibratoria contenida en las ondas sonoras”.
Pero sólo ciertas ondas sonoras. El sensor desarrollado por los investigadores tiene reconocimiento pasivo del habla y se activa cada vez que se pronuncia una determinada palabra o se genera un tono o ruido particular. Las ondas sonoras emitidas (y no otras) hacen que el sensor vibre lo suficiente como para generar un pequeño impulso eléctrico que enciende un dispositivo electrónico. El prototipo de sensor podía distinguir entre las palabras habladas «tres» y «cuatro». Debido a que «cuatro» produce más energía sonora que «tres», hace que el sensor vibre, encienda un dispositivo o desencadene un proceso posterior, mientras que pronunciar la palabra «tres» no tuvo ningún efecto.
Dubček et al.
El sensor es un metamaterial, es decir, cualquier material diseñado para tener una propiedad rara vez vista en la naturaleza.
«Nuestro sensor está compuesto exclusivamente de silicio y no contiene metales pesados tóxicos ni tierras raras, como lo hacen los sensores electrónicos convencionales», dijo Marc Serra-García, coautor para correspondencia.
Pero el sensor adquiere sus propiedades de reconocimiento de voz a partir de su estructura y no de su material. Utilizando algoritmos y modelos informáticos, los investigadores diseñaron la estructura de su sensor utilizando una red de placas de silicio idénticas (resonadores) conectadas por pequeñas barras que actúan como resortes. Los resortes son los que determinan si un sonido particular pone en movimiento el sensor.
Los investigadores ven muchas aplicaciones potenciales para su sensor alimentado por sonido y sin batería. Podría usarse para monitorear terremotos y edificios, registrando un sonido particular que proviene del agrietamiento de los cimientos de un edificio, por ejemplo. O podría detectar el silbido causado por el escape de gas y activar una alarma.
Dicen que el sensor también podría tener aplicaciones médicas, como por ejemplo para personas con implantes cocleares por sordera o pérdida auditiva. Actualmente, cada implante requiere dos o tres baterías, según el tipo de procesador de sonido utilizado. Si bien varía según el tipo de actividades que realiza una persona, las baterías desechables durarán entre 30 y 60 horas y requerirán reemplazos frecuentes.
O el novedoso sensor podría usarse para medir continuamente la presión ocular.
«No hay suficiente espacio en el ojo para un sensor con batería», dijo Serra-García. «También en la industria existe un gran interés por los sensores de energía cero».
Los investigadores pretenden lanzar un prototipo de sensor sólido para 2027. Las iteraciones más nuevas deberían poder distinguir entre hasta 12 palabras diferentes, incluidos comandos estándar como «encendido», «apagado», «arriba» y «abajo». Y, en comparación con el prototipo del tamaño de la palma de la mano, los investigadores planean que las versiones más nuevas sean del tamaño de una miniatura o más pequeñas.
«Si hasta entonces no hemos conseguido atraer el interés de nadie, podríamos fundar nuestra propia empresa», afirma Serra-García.
El estudio fue publicado en la revista Materiales funcionales avanzados.
Fuente: ETH Zúrich
