Una innovación tecnológica de científicos de Japón podría cambiar el derrotero histórico de esos insectos sobrevivientes de mil guerras y eras glaciales

La "cíborg cucaracha " por control remoto está equipada con un módulo de control inalámbrico, alimentado por una batería recargable unida a una célula solar.

Investigadores del Cluster for Pioneering Research (CPR) -una unidad del centro de investigación japonés Riken- han construido un módulo de control recargable que se alimenta por completo de una célula solar orgánica y una pequeña batería. Puede montarse en insectos reales para inspeccionar zonas peligrosas o vigilar entornos urbanos.

“El sistema actual no tiene ningún dispositivo de geolocalización, pero si incluimos tales dispositivos sabremos dónde están los insectos después de la misión y podremos retirar los módulos”, explica el investigador Kenjiro Fukuda a pv magazine. “Los módulos se fijan al cuerpo con adherencia, por lo que se pueden retirar físicamente o, si es necesario, con un agente liberador”.

Según los científicos, el dispositivo fotovoltaico ultrablando y los componentes electrónicos ultrafinos colocados en el abdomen curvado del insecto no afectan a su capacidad de movimiento y permiten un notable control de la locomoción sin cables de recarga.

“La mochila se diseñó utilizando un modelo 3D preciso, y se imprimió en 3D con un polímero elástico”, dijeron. “La estructura columnar de la parte inferior coincide con la forma de la superficie curvada”.

La célula solar tiene una eficiencia de conversión de energía del 7,96 por ciento, una tensión de circuito abierto de 1,98 V, una corriente de cortocircuito de 28,3 mA y un factor de llenado (FF) de 0,564. El módulo de células solares fijado al modelo de superficie curvada impreso en 3D mostró una tensión de circuito abierto de 1,92 V, una corriente de cortocircuito de 22,8 mA y un factor de llenado (FF) de 0,394.

“El descenso del factor de llenado está relacionado con la disminución de la resistencia de derivación debido al aumento de la corriente de fuga durante el proceso de fijación”, explican los académicos, que señalan que la potencia de la célula es más de 50 veces mayor que la de los actuales dispositivos de recolección de energía en insectos vivos.

“Los manipuladores deben poder controlarlos a distancia durante largos periodos de tiempo. Para ello es necesario controlar de forma inalámbrica los segmentos de sus patas, alimentados por una diminuta batería recargable… Aunque es posible construir estaciones de acoplamiento para recargar la batería, la necesidad de volver y recargar podría interrumpir las misiones en las que el tiempo es importante. Por lo tanto, la mejor solución es incluir una célula solar a bordo que pueda garantizar continuamente que la batería se mantenga cargada”, aseguran.

La tecnología de control inalámbrico debe colocarse en los segmentos de las patas del insecto y ser alimentada por una diminuta batería recargable de polímero de litio.

“El módulo de células solares orgánicas ultrafinas confirmó la eficacia de la estrategia al cargar la batería en insectos móviles vivos”, dijo el grupo japonés. “Las funciones separadas de los componentes tanto en el tórax como en el abdomen permitieron el uso sostenido sin ataduras de los insectos cibernéticos”.

Los científicos describieron el módulo de control en el artículo Integration of body-mounted organic solar cell on cyborg insects with intact mobility (Integración de una célula solar orgánica ultrasuave montada en el cuerpo de insectos cibernéticos con movilidad intacta) publicado recientemente en Flexible Electronics.

“Teniendo en cuenta la deformación del tórax y el abdomen durante la locomoción básica, un sistema electrónico híbrido de elementos rígidos y flexibles en el tórax y dispositivos ultrasuaves en el abdomen parece ser un diseño eficaz para las cucarachas cíborg”, dijo Fukuda. “Dado que la deformación abdominal no es exclusiva de las cucarachas, nuestra estrategia puede adaptarse a otros insectos como los escarabajos, o quizás incluso a insectos voladores como las cigarras en el futuro”.

En 2017, otro grupo de investigación de Riken desarrolló una fotovoltaica ultrafina envuelta en películas estirables e impermeables que sigue generando electricidad solar incluso después de ser empapada en agua o de ser expuesta a esfuerzos mecánicos, como la limpieza en una lavadora. La eficiencia de los dispositivos con doble revestimiento sólo disminuye un 5,4 por ciento tras su inmersión en agua durante 120 minutos. Además, la eficiencia de los dispositivos se mantiene en el 80 por ciento del valor inicial incluso después de una compresión mecánica del 52 por ciento durante 20 ciclos con 100 minutos de exposición al agua, según los resultados de la investigación publicados entonces en Nature Energy.

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