Libelula

Una libélula de silicio que mide 6 centímetros y que sólo pesa 120 miligramos es el último proyecto de la empresa especializada en miniaturización SilMach. Basado en nanomúsculos, el proyecto se propone desarrollar un sistema de nanosistemas inspirado en la biología. El principal escollo con el que se encuentra el proyecto es la creación de una batería lo suficientemente potente y ligera como para que el insecto artificial pueda mover sus alas. Aunque se trata de una investigación exploratoria, de alcanzar resultados las principales aplicaciones serán militares, ya que este avión no tripulado es insensible a la contaminación e invulnerable a las armas convencionales, toda una innovación en términos de discreción tanto acústica como óptica. Por Yaiza Martínez.

La empresa Silicon Machinery (SilMach), del laboratorio Femto-st de Besançon, en Francia, ha puesto en marcha un proyecto cuyo objetivo es construir y hacer volar una diminuta máquina que parece una libélula. Este robot en miniatura batirá sus cuatro alas gracias a un innovador sistema.

La libélula tendrá un tamaño de sólo 6 centímetros, estará fabricada con silicio y pesará 120 miligramos: 18 miligramos la estructura mecánica pasiva, 2 miligramos el sistema de propulsión del batimiento de alas y los 100 miligramos restantes de unas microbacterias denominadas MEMS (Micro Electro Mechanical Systems o sistemas mecánicos microelectrónicos) que se colocarán en las alas, a modo de nanomúsculos.

MEMS es un sistema que consiste en la integración de elementos mecánicos, operadores y electrónicos, así como de sensores, en un sustrato de silicio, mediante tecnología de microfabricación. Los componentes micromecánicos se acoplan al silicio gracias a procesos “micromecanizados”, que sitúan selectivamente los elementos en la superficie o que añaden a ésta nuevas capas estructurales.

MEMS es una tecnología destinada a permitir el desarrollo de productos inteligentes y a aumentar la capacidad computacional de la microelectrónica, puesto que posibilita un mayor control de los microsensores y de los microoperadores.

Nanomúsculos artificiales

El proyecto de la libélula micromecánica de SilMach propone distribuir la energía necesaria para el vuelo por toda la superficie de las alas, en lugar de emplear un único motor situado en la base del diminuto robot. El sistema mecánico distribuido integrará 180.000 nanomúsculos artificiales de 9 nanogramos que se situarán en las alas, y que permitirá desarrollar una potencia mecánica útil de 80 MW.

El funcionamiento es sencillo: los músculos (situados en las láminas elásticas de las alas y en sus extremidades) se inclinan, se contraen y se estiran en función de la tensión eléctrica (de entre 100 y 150 voltios). Desde sus puntos de anclaje se genera la flexión, a varias decenas de pulsaciones por segundo, de las alas. La amplitud del batimiento de éstas alcanza los 40º, al igual que el modelo animal.

Uno de los desafíos tecnológicos pendientes es hallar la micro-fuente energética necesaria para hacer volar a la libélula. Un insecto volador quema sus grasas animales, lo que le da una capacidad energética cercana a los 50.000 julios/g (un julio es el esfuerzo que se debe realizar para producir un vatio por segundo). Las mejores baterías de litio actuales no producen más de 360 julios/g. El desarrollo de una batería en miniatura y ultraligera es una tarea difícil, que tendrán que llevar a cabo los investigadores del CEA francés, al igual que las microbacterias MEMS.

En lo que se refiere al peso de los motores, en la actualidad el motor electromagnético más pequeño comercializado pesa 91 miligramos, y aunque cuente con una transmisión de potencia auxiliar, no desarrolla más de 0,5 W/g. Por lo tanto, llevará cierto tiempo poder ver volar a la libélula electrónica. Sin embargo los avances que se vayan consiguiendo en el sistema, cualesquiera que sean, abrirán nuevas posibilidades en el sector de la miniaturización.

Además de esta fuente de energía minaturizada, este pequeño robot deberá integrar asimismo sensores, emisores de información y un cerebro para coordinar sus movimientos, antes de estar operativa.

En 2004, el primer prototipo operativo creado por SilMach puso en evidencia que esta nueva fórmula de transducción (transformación del efecto de una causa física como presión o temperatura- en señales eléctricas) es 100 veces más eficaz que las fórmulas de transducción de energía electromagnética actuales.

Ingenio militar sin precedentes

Tal como explica al respecto el Ministerio de Defensa, esta libélula artificial ha sido encargada por el ejército francés. Una de sus aplicaciones sería sobrevolar territorios sin ser percibida para transimitir información estratégica a los sistemas de defensa del país.

En realidad se trata de un minúsculo avión no tripulado que es insensible a la contaminación y a las armas convencionales, aunque se le podría destruir de un manotazo. Un ingenio militar sin precedentes en términos de discreción tanto óptica como acústica.

Sus artífices hablan de una ruptura tecnológica como la que supuso el Concorde en su época. En realidad, se trata de crear un sistema de nanosistemas inspirado en la biología, si bien las aspiraciones de equiparar esta tecnología con un sistema vivo son bastante modestas: un insecto tiene una capacidad energética parecida a la de la gasolina, mientras que lo que se alcanza con las actuales baterías de litio está muy por debajo de esta proeza biológica.