Un nailon capaz de generar electricidad bajo presión: el material flexible que podría alimentar sensores, carreteras y dispositivos del futuro
Un equipo de científicos transforma un nailon industrial en un generador de energía capaz de producir electricidad con cada pisada, golpe o paso de un coche. El material, flexible y ultrarresistente, abre la puerta a sensores autónomos, carreteras inteligentes y dispositivos que se alimentan del movimiento cotidiano.
Por Enrique Coperías, periodista científico
El investigador Robert Komljenovic sostiene la película de nailon flexible y resistente desarrollada en la RMIT University, capaz de generar electricidad al doblarse o comprimirse. Cortesía: Will Wright / RMIT University
Casi un siglo después de que el químico estadouniense Wallace Hume Carothers lo descubriera en 1933, el nailon ha sido sinónimo de resistencia. Desde medias y tejidos técnicos hasta cables de aeronaves o componentes militares, este polímero sintético —ligero, barato y extraordinariamente robusto— se ha convertido en un material omnipresente en la vida moderna.
Ahora, un equipo de investigadores australianos ha logrado algo que parecía esquivo desde hace décadas: convertir una de sus variantes en uno de los materiales piezoeléctricos más potentes jamás descritos entre los polímeros, capaz de generar electricidad bajo toneladas de presión y, además, soportar el paso de un vehículo sin perder sus propiedades.
El trabajo, publicado en la revista Nature Communications, describe un método para fabricar películas de nailon-11 —un polímero sintético de la familia de las poliamidas, ligero y muy resistente— con una estructura interna extraordinariamente ordenada que multiplica su capacidad para transformar presión mecánica en electricidad. La clave no está en añadir nuevos componentes ni en modificar químicamente el polímero, sino en controlar con una precisión inédita cómo cristaliza.
Qué es la piezoelectricidad y por qué importa
La piezoelectricidad es la capacidad que muestran ciertos materiales para generar carga eléctrica cuando se deforman. Es la base de sensores, dispositivos médicos implantables, sistemas de recolección de energía o micrófonos.
Tradicionalmente, los materiales más eficaces en este campo han sido las cerámicas rígidas —materiales sólidos e inorgánicos muy duros y resistentes al calor, pero poco flexibles— y los polímeros fluorados, como el fluoruro de polivinilideno o PVDF, cuyo rendimiento es alto pero cuya huella ambiental plantea problemas.
Hablamos en cualquier caso de compuestos fluorados persistentes y difíciles de reciclar.
Por qué el nailon-11 es un candidato clave para generar electricidad
El nailon-11, en cambio, no contiene flúor, es reciclable y presenta buenas perspectivas de biodegradabilidad. Además, su estructura molecular lo convierte en un candidato natural a la piezoelectricidad: posee un momento dipolar elevado y una red de enlaces de hidrógeno que, en principio, podrían organizarse para producir una polarización macroscópica.
Sin embargo, en la práctica, ese potencial rara vez se ha materializado. El obstáculo ha sido siempre el mismo: la cristalización.
Cuando el nailon-11 solidifica, puede adoptar varias configuraciones cristalinas. Solo una de ellas —la llamada fase δ0— resulta especialmente prometedora desde el punto de vista piezoeléctrico. Pero obtenerla de forma estable y bien ordenada ha sido extremadamente difícil. Los métodos convencionales, como el estirado uniaxial y el enfriamiento rápido desde disolución o quenching, suelen generar estructuras heterogéneas, con dominios mal alineados y una red de enlaces de hidrógeno insuficientemente organizada.
El resultado: propiedades eléctricas modestas y poco reproducibles.
UN PASO HACIA LAS CARRETERAS INTELIGENTES
Un coche pasa por encima de un sensor autoalimentado de nailon flexible que sigue generando electricidad sin dañarse. Cortesía: Robert Komljenovic
El avance científico: cómo convertir el nailon en un generador de energía
El equipo liderado por investigadores de la RMIT University, en Melbourne (Australia), ha abordado el desafío desde otro ángulo: no modificar el material, sino modificar el entorno físico en el que cristaliza. Para ello diseñaron una plataforma que combina vibraciones mecánicas de alta frecuencia —del orden de 10 megahercios— con campos eléctricos intensos, ambos generados mediante ondas acústicas superficiales en un sustrato piezoeléctrico de niobato de litio.
En términos físicos, el proceso es elegante. Una señal de radiofrecuencia excita un conjunto de electrodos interdigitados en el sustrato, que generan ondas acústicas que se propagan con amplitudes nanométricas. Estas ondas acoplan vibración mecánica y campo eléctrico en la solución de nailon mientras el disolvente se evapora. El resultado es una cristalización guiada por una doble acción: compresión dinámica y polarización eléctrica simultáneas.
Los experimentos revelan que este acoplamiento electroacústico permite inducir de forma sincrónica cuatro condiciones que hasta ahora no se habían logrado de manera conjunta en el nailon-11:
1️⃣ La formación de la fase δ0.
2️⃣ Un orden cristalino a larga distancia.
3️⃣ Una red de enlaces de hidrógeno altamente organizada.
4️⃣ Una alineación coherente de los dipolos moleculares.
Las técnicas empleadas para verificarlo —difracción de rayos X en sincrotrón, espectroscopía infrarroja de alta resolución, resonancia magnética nuclear en estado sólido— muestran un panorama consistente: las películas obtenidas presentan una reducción en el espaciamiento interlaminar, desplazamientos característicos en las bandas amida y una conformación molecular más ordenada. En otras palabras, el polímero no solo adopta la fase adecuada, sino que lo hace con una arquitectura interna extraordinariamente compacta y coherente.
Qué ocurre a escala microscópica
Esa reorganización estructural tiene consecuencias directas en el rendimiento eléctrico. A escala microscópica, la medición mediante microscopía de fuerza piezorresonante revela una alineación de dipolos mucho más homogénea que en las películas obtenidas por métodos convencionales. Pero es a escala macroscópica donde el avance resulta más llamativo.
Bajo compresión cíclica, las películas generadas mediante este proceso producen cargas eléctricas dos órdenes de magnitud superiores a las del nailon tratado de forma convencional. El coeficiente piezoeléctrico d33, que cuantifica la carga generada por unidad de fuerza, alcanza valores comparables a los mejores polímeros fluorados disponibles.
Más impresionante aún es el coeficiente de voltaje g33, especialmente relevante para las aplicaciones de captación de energía. El material alcanza 427 × 10⁻³ voltios por metro y newton, un valor que, según los autores, supera el de todos los polímeros piezoeléctricos descritos hasta la fecha. Este parámetro depende tanto de la respuesta piezoeléctrica como de la permitividad dieléctrica del material; en este caso, la relativamente baja constante dieléctrica del nailon-11, asociada a la rigidez de su red de enlaces de hidrógeno, juega a favor.
Los investigadores de RMIT Robert Komljenovic y Yemima Ehrnst preparan una prueba de impacto con martillo para comprobar la durabilidad del dispositivo de nailon generador de electricidad. Cortesía: Will Wright / RMIT University
Resultados clave del nuevo material piezoeléctrico
Gran rendimiento energético
El rendimiento energético también es notable: la densidad de potencia volumétrica alcanza 12,5 microvatios por centímetro cúbico, unas cuatrocientas veces más que las muestras sometidas solo a vibración mecánica sin campo eléctrico simultáneo. La diferencia subraya la importancia del alineamiento de dipolos inducido durante la cristalización, en lugar de recurrir a un polarizado eléctrico posterior, que resulta menos eficaz y puede dañar la estructura.
Pero no se trata solo de eficiencia eléctrica. El nailon es, ante todo, un material estructural, y el equipo quiso comprobar si esa reorganización interna comprometía su robustez. Ocurrió lo contrario. Las mediciones de nanoindentación muestran que el módulo compresivo prácticamente se duplica respecto a las películas convencionales.
La red de enlaces de hidrógeno más ordenada no solo mejora la respuesta eléctrica, sino que refuerza la resistencia mecánica.
Gran durabilidad
Las pruebas de durabilidad incluyen 20.000 ciclos de compresión a 50 newtons sin degradación apreciable de la señal eléctrica. Más allá del laboratorio, las películas soportaron cargas del orden de 14.000 newtons —equivalentes al paso de un vehículo— y continuaron funcionando tras el impacto.
🗣️ «Nuestros dispositivos de nailon pueden recolectar energía simplemente a partir de la compresión durante el movimiento —dice el primer autor del estudio y doctorando en la RMIT Robert Komljenovic. Y añade—: Los dispositivos de película fina son tan robustos que puedes doblarlos, estirarlos e incluso pasarles un coche por encima… y siguen generando energía. Esto podría abrir nuevas formas de cargar pequeños dispositivos utilizando la compresión producida por el movimiento de personas, máquinas o vehículos».
En un contexto en el que muchos materiales piezoeléctricos flexibles sacrifican resistencia por rendimiento, esta combinación resulta particularmente atractiva. El profesor Leslie Yeo, que lidera el equipo junto al doctor Amgad Rezk, resume así el alcance potencial del hallazgo: «Este método podría alimentar dispositivos de próxima generación que necesitan sobrevivir a las tensiones del mundo real, ya se trate de tecnología vestible, sensores o superficies inteligentes».
Ventajas frente a otros materiales piezoeléctricos
Desde el punto de vista energético, el proceso de fabricación es además relativamente frugal: entre uno y cinco vatios-hora por película. Los autores subrayan que el método podría escalarse mediante técnicas de nanofabricación, lo que abriría la puerta a aplicaciones en sensores autónomos, textiles inteligentes, sistemas de monitorización estructural o dispositivos médicos portátiles.
🗣️ «Estamos entusiasmados por ver hasta dónde podrían llevar esta tecnología los futuros socios industriales, desde la electrónica flexible hasta el equipamiento deportivo», señala Rezk.
La dimensión ambiental tampoco es menor. Frente a los fluoropolímeros persistentes, el nailon-11 ofrece rutas de reciclaje y potencial biodegradabilidad. Dotarlo de un rendimiento piezoeléctrico competitivo supone, en la práctica, ampliar el repertorio de materiales sostenibles en un campo dominado hasta ahora por compuestos problemáticos desde el punto de vista ecológico.
Queda por ver cómo se comportará este material en aplicaciones reales a gran escala, y si su estabilidad frente a humedad o temperaturas elevadas —donde se observa cierta reducción del rendimiento— puede optimizarse aún más. Pero el avance es significativo: demuestra que la piezoelectricidad no depende únicamente de la química, sino de la física fina de la cristalización.
En última instancia, el trabajo redefine el papel de un polímero clásico. El nailon, símbolo industrial del siglo XX, se asoma ahora a las tecnologías energéticas del XXI. Bajo presión —literalmente— no solo resiste: genera electricidad.▪️
Información facilitada por la RMIT University
Fuente: Komljenovic, R., Ehrnst, Y., Sherrell, P.C. et al. Electroacoustic alignment of robust and highly piezoelectric nylon-11 films. Nature Communications (2026). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-66389-1
