Nanogenerador

Efecto piroeléctrico
Varios dispositivos que van desde computadoras hasta automóviles y líneas de transmisión eléctrica de larga distancia pierden una gran cantidad de energía térmica en el medio ambiente. El calor se puede convertir en electricidad mediante el efecto piroeléctrico. Este efecto fue observado por primera vez por el filósofo griego Teofrasto cuando una piedra preciosa turmalina producía electricidad estática y atraía trozos de paja cuando se calentaba. Esto se debe a que el calentamiento y el enfriamiento reorganizan la estructura molecular de ciertos materiales, incluida la turmalina, y crean un desequilibrio de electrones que resulta en la generación de corriente eléctrica.
Nanogenerador
Un dispositivo llamado nanogenerador piroeléctrico ha sido diseñado para recolectar el calor residual para producir electricidad por investigadores de Georgia Tech. El grupo de investigación aplicó este antiguo principio para fabricar un nanogenerador (GN) que podría aprovechar el cambio de temperatura dependiente del tiempo de una fuente de calor para generar electricidad.
Los investigadores utilizaron nanocables de óxido de zinc en una serie de longitudes cortas de pie de punta y demostró un dispositivo que produce electricidad cuando se calienta o se enfría. Los nanogeneradores pueden incluso producir energía cuando las temperaturas fluctúan entre el día y la noche.
Los investigadores afirman que este nuevo tipo de GN puede ser la base de la nanotecnología autoamplificada que recolecta energía térmica de la fluctuación de temperatura dependiente del tiempo en nuestro entorno para aplicaciones tales como sensores inalámbricos, imágenes de temperatura, diagnósticos médicos y personales. microelectrónica.
Usos del nanogenerador
La piroelectrictricidad puede desempeñar un papel clave en la electrónica de consumo y la recuperación de este calor en forma de energía piroeléctrica puede dar lugar a una nueva era de "energía minúscula". Los nanogeneradores piroeléctricos podrían ser extremadamente útiles para impulsar tareas específicas en aplicaciones biológicas, medicina y nanotecnología, particularmente en el espacio porque funcionan bien a bajas temperaturas.
Esfuerzos ucranianos y estadounidenses
Un equipo conjunto de científicos ucranianos y estadounidenses también ha demostrado este novedoso método piroeléctrico para alimentar pequeños dispositivos utilizando calor residual. Usando estructuras diminutas llamadas nanocables ferroeléctricos, se puede generar una corriente eléctrica en respuesta a cualquier cambio en la temperatura ambiente, recolectando energía que de otro modo se desperdiciaría de las fluctuaciones térmicas.
Propiedades piroeléctricas
En las propiedades piroeléctricas de los nanocables ferroeléctricos, el coeficiente piroeléctrico corresponde al radio del cable y su acoplamiento. Cuanto menor es el radio del cable, más diverge el coeficiente piroeléctrico hasta un radio crítico en el que la respuesta cambia a paraeléctrica (por encima de la temperatura de Curie). Este llamado "efecto de tamaño" podría usarse para ajustar las temperaturas de transición de fase en nanoestructuras ferroeléctricas, permitiendo así un sistema con una gran respuesta piroeléctrica sintonizable.
En teoría, el uso de contactos rectificadores podría permitir la polarización nanoalambre ferroeléctrico para generar una tensión y corriente continua piroeléctrica gigante en respuesta a las fluctuaciones de temperatura que podrían ser recolectadas y detectadas usando un detector bolométrico. Un dispositivo a nanoescala de este tipo no contendría partes móviles y podría ser adecuado para un funcionamiento a largo plazo en aplicaciones ambientales, como sistemas biológicos in vitro y el espacio exterior.
Los investigadores creen que estos pequeños nanogeneradores tendrían una eficiencia muy alta a bajas temperaturas, disminuyendo a temperaturas más cálidas. Esfuerzo de la Universidad de Wake Forest en Power Felt
Los científicos de la Universidad de Wake Forest han desarrollado una tecnología llamada Power Felt compuesta de nanotubos de carbono, un dispositivo termoeléctrico que convierte el calor corporal en una corriente eléctrica.
Power Felt está compuesto de diminutos nanotubos de carbono encerrados en fibras plásticas flexibles y hecho para sentirse como tela. La tecnología utiliza diferencias de temperatura, por ejemplo, la temperatura ambiente frente a la temperatura corporal para crear una carga.
Utiliza Power Felt
Los usos potenciales de Power Felt incluyen revestir asientos de automóviles para aumentar la energía de la batería y atender las necesidades eléctricas, aislar tuberías o recolectar calor debajo de las tejas para reducir las facturas de gas o electricidad, revestir ropa o equipo deportivo para monitorear el rendimiento, o envolver IV o sitios de heridas para rastrear mejor las necesidades médicas de los pacientes. Puede usarse como un equipo de emergencia, envuelto alrededor de una linterna, para encender una radio meteorológica, cargar un teléfono celular prepago y puede brindar alivio durante cortes de energía o accidentes. 72 capas apiladas en la tela produjeron aproximadamente 140 nanovatios de potencia y la adición de más capas de nanotubos puede hacerlas aún más delgadas para aumentar la potencia de salida.
Según los investigadores, incluso es posible hacer una chaqueta con un interior completamente termoeléctrico. forro que recoge el calor del cuerpo, mientras que el exterior permanece frío por la temperatura exterior y potencialmente puede alimentar un iPod.