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Altavoces flexibles fabricados con metal líquido abren la puerta a nuevos weareables

Un nuevo tipo de metal líquido se podría utilizar para hacer altavoces y micrófonos extensibles, que permitan desarrollar nuevos tipos de auriculares, monitores cardíacos, dispositivos portátiles, weareables e implantables. Investigadores de todo el mundo están desarrollando esta electrónica flexible aplicable a baterías, pantallas de vídeo y paneles solares y están muy cerca de permitir aplicaciones en la ropa e incluso los cuerpos humanos. Sin embargo, el desarrollo de dispositivos flexibles que pueden grabar y reproducir sonido ha demostrado ser un reto, ya que los científicos han tenido problemas para el desarrollo de componentes de audio que puedan permanecer mecánicamente estables después de que se deforman.

Los dispositivos acústicos a menudo se basan en bobinas de metal rígido que puede tanto emitir y detectar el sonido. Ahora, científicos de Corea han creado un dispositivo acústico estirable reemplazando esta bobina rígida con una bobina de metal líquido deformable. El equipo investigador dirigido por Jeong Sook Ja  (Universidad de Corea, Seúl) ha desarrollado un dispositivo que graba y reproduce sonidos, incluso a medida que se estira y deforma. El dispositivo utiliza un imán de neodimio que interactúa con una bobina hecha de aleación líquida galinstano (galio, indio y estaño). Este material que se funde muy por debajo de la temperatura ambiente, se inyectó en un microcanal en forma de espiral hecho de una mezcla de polidimetilsiloxano y Ecoflex (un poliéster biodegradable). El imán de neodimio permanente se incluye en el centro de la bobina.

Los investigadores grabaron y reprodujeron con éxito la voz humana y la alarma de un reloj según se iba deformando el dispositivo con un micrófono conectado al puerto de entrada de audio de un ordenador de sobremesa, y como un altavoz para reproducir los sonidos de la computadora. El dispositivo exhibe un rendimiento acústico estable en el rango de frecuencia audible de 20 Hz a 20 KHz. No hubo degradación detectable del sonido incluso después de 2000 aplicaciones repetitivas de una cepa uniaxial 50%.

Los científicos comprobaron que el dispositivo se puede estirar hasta el 50 por ciento de su longitud, esto es 2.000 veces, sin ninguna pérdida notable de rendimiento acústico. También podría reproducir sonidos a través de la gama de frecuencias del oído humano con un nivel de sonido similar a los auriculares estándar.

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Altavoces y micrófonos, antesala de otros weareables

Las ventajas de esta investigación permiten proponer muchos tipos de sensores deformables y portátiles con dispositivos de captación y almacenamiento de energía, ya que tienen un enorme potencial en las aplicaciones de la tecnología human-friendly tales como piel artificial electrónica, sistemas multifuncionales para el diagnóstico y tratamiento de la salud y soportes vitales móviles. Hay que considerar que para hacer realidad este tipo de dispositivos con éxito, que sean deformables y configurables es esencial, ya que la mayoría de las partes del cuerpo humano, tales como la piel, los órganos internos y la membrana de revestimiento se componen de superficies deformables no planas y suaves. El experimento publicado que puedes consultar completo en Nature, ha demostrado su operatividad en condiciones de dispositivo weareable.

Así, los usos potenciales de este material en el futuro son tales como la detección de señales biológicas en dispositivos de vigilancia de la salud para medir, por ejemplo, la frecuencia cardíaca. Aunque como veremos más adelante, podrían revolucionar la biotecnología.

Hasta ahora, el galistano se empleaba como sustitutivo del mercurio debido a la baja toxicidad de esta aleación frente al metal, especialmente en los termómetros y se investigaban aplicaciones en astronomía como componente de telescopios de espejos líquidos o como refrigerante en ordenadores, pero en el futuro, podría convertirse en la materia prima esencial para una nueva generación de dispositivos no tan lejanos de aquél androide líquido de la película Terminator. De hecho, científicos chinos creen haber encontrado en el galistano la forma de crear robots casi con vida propia.

El profesor Jing Liu, de la Universidad de Tsinghua (China), asegura haber logrado una máquina de este metal líquido capaz de autopropulsarse y “deformarse por el espacio que viaja con comportamientos inusuales perfectamente comparables a los organismos naturales”. Según el estudio publicado, cuando este material se coloca en un recipiente con hidróxido de sodio, o incluso salmuera, y entra en contacto con un copo de aluminio que la aleación utiliza como combustible, este motor líquido puede moverse por sí mismo durante aproximadamente una hora, lo que llevó a cuestionarse por parte de los investigadores el concepto mismo de vida y calificar a esta creación de molusco bio-mimético. Desconcertados, buscaron las causas de este comportamiento y llegaron a la conclusión de que se debía a un desequilibrio de la carga que crea una diferencia de presión entre la parte delantera y la trasera así como a las burbujas de hidrógeno que se forman en el aluminio al reaccionar con el hidrógeno de sodio. Estos efectos pueden también aprovecharse para convertir el material en una “bomba” capaz de desplazar hasta 50 ml de agua por segundo, lo que podría tener aplicaciones inmediatas en muchos campos al permitir desplazar loslíquidos por circuitos —de refrigeración, por ejemplo— sin necesidad de una fuente de energía externa. El documento, publicado en la revista Advanced Materials  llamado Self-fueled  Biomimetic Liquid Metal Mollusk, es parte de un esfuerzo a largo plazo para desarrollar robots inteligentes, no rígidos, que pueden ser reformulados sobre la marcha.

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