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| Tus canciones favoritas no suenan igual cuando solo puedes escucharlas en segmentos de 13 segundos. Crédito: Universidad de Texas en Austin | Escuela de Ingeniería Cockrell |
Hay muchas cosas que inspiran los descubrimientos científicos. La búsqueda de un futuro mejor; la búsqueda interminable para desentrañar los misterios del universo. El aburrimiento siempre es bueno. Pero hay una que a menudo se subestima y es esta: incomodidad.
Por ejemplo, si tú, como muchos de nosotros, te das cuenta de que las baterías de tus auriculares no duran tanto como cuando compraste el dispositivo por primera vez, puedes encogerse de hombros y soportarlo. Tal vez compres un par nuevo.
Yijin Liu, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica Walker de la Escuela de Ingeniería Cockrell, decidió crear un proyecto de investigación en torno a esto.
"Esto comenzó con mis auriculares personales; solo uso el derecho, y descubrí que después de dos años, el auricular izquierdo tenía una vida útil de batería mucho más larga", dijo Liu en una declaración esta semana. "Entonces, decidimos investigarlo y ver qué podíamos encontrar".
Ahora bien, puede que haya estado motivado por algo mundano, pero eso no significa que la investigación fuera a medias. Este fue un proyecto multiinstitucional, que utilizó recursos de última generación: tecnología de imágenes infrarrojas del Grupo de Investigación de Incendios de la Universidad de Texas; tecnología de rayos X de UT Austin y Sigray, Inc.; instalaciones de sincrotrón de equipos tan distantes como Francia, Nueva York, Illinois y Stanford. Y valió la pena: las imágenes revelaron detalles del interior del dispositivo que anteriormente habían estado ocultos y, por lo tanto, pasados por alto.
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| Los rayos X revelan el funcionamiento interno del humilde auricular. Crédito: Universidad de Texas en Austin | Escuela de Ingeniería Cockrell |
“Usando un conjunto de auriculares inalámbricos comerciales como sistema modelo, realizamos un análisis exhaustivo de fallas de batería y revelamos un fenómeno de degradación dependiente de la posición”, informa el artículo resultante. “A través de caracterizaciones de rayos X multimodales y de múltiples escalas, la degradación celular está asociada con los procesos quimiomecánicos a nivel de material, incluida la formación de fase secundaria, la reconstrucción de la red superficial y subsuperficial, el agrietamiento de partículas y la desintegración estructural de los electrodos. Además, se emplearon imágenes IR para revelar el gradiente de temperatura sobre la celda y el sistema, lo que demuestra un patrón interesante que se correlaciona con el perfil de degradación de la batería”.
Son muchas palabras largas y técnicas, pero lo que se reduce a esto es lo siguiente: las baterías no son lo único dentro de nuestros dispositivos, y todas esas otras cosas (la antena Bluetooth de los auriculares, por ejemplo, el micrófono; incluso solo los circuitos y el cableado) interactúan entre sí para crear patrones de calor extraños que pueden dañar la batería con el tiempo.
A esto se suma el hecho de que, por lo general, tendemos a no mantener nuestros auriculares en condiciones de laboratorio. “Usar dispositivos de manera diferente cambia el comportamiento y el rendimiento de la batería”, dijo Guannan Qian, primer autor del artículo e investigador postdoctoral en el laboratorio de Liu.
Entonces, ¿tu amigo que nunca carga su teléfono por completo y siempre lo enchufa al 21 por ciento? Hay una razón por la que obtienen una mejor duración de la batería que el amigo que lo deja casi sin batería y luego lo carga durante la noche. Diferentes dispositivos “podrían estar expuestos a diferentes temperaturas; “Una persona tiene hábitos de carga diferentes a los de otra, y cada propietario de un vehículo eléctrico tiene su propio estilo de conducción”, señaló Qian. “Todo esto importa”.
El problema es que eso no es en lo que se centran los desarrolladores y vendedores. Cuando se prueban estos dispositivos, se hace en condiciones de laboratorio: “ya sea en condiciones prístinas y estables o extremas”, explicó Xiaojing Huang, físico del Laboratorio Nacional de Brookhaven, Nueva York.
Lo que eso se traduce en la vida real, por supuesto, es una duración de la batería que se degrada con el tiempo, hasta que finalmente disfrutamos de nuestros auriculares durante períodos de tiempo mucho más cortos que los anunciados originalmente.
Hay un lado positivo: ahora que sabemos por qué sucede esto, potencialmente podemos cambiar la forma en que los fabricamos y probamos.
“A medida que descubrimos y desarrollamos nuevos tipos de baterías, debemos comprender las diferencias entre las condiciones de laboratorio y la imprevisibilidad del mundo real”, dijo Huang, “y reaccionar en consecuencia”.
El estudio se publica en la revista Advanced Materials.