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Nanogeneradores para cargar dispositivos portátiles
Un equipo de ingenieros de varias universidades ha desarrollado algo que en el futuro ayudará a resolver el problema de la descarga tardía de baterías de dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos celulares, teléfonos inteligentes, tabletas y otros. Los gadgets se pueden recargar literalmente sobre la marcha, eliminando la necesidad de conectarse a una toma de corriente con un cable eléctrico.
Los nanogeneradores integrados directamente en la caja o en el caso de un dispositivo móvil recolectarán y convertirán la energía de la vibración de una superficie, como el asiento del pasajero de un automóvil en movimiento, en electricidad y cargarán la batería de un dispositivo móvil, como un teléfono inteligente.
El profesor asociado de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Wisconsin en Madison, Xudong Wang, cree que el desarrollo de esta idea conducirá a la creación de dispositivos electrónicos personales de carga automática.
Xudong Wang, junto con su estudiante Yanchao Mao y coautores de la Universidad Sun Yat-sen en China, y la Universidad de Minnesota en Duluth, EE. UU., Describieron su invención, mesoporosa nanogenerador piezoeléctrico, en un artículo para la revista Advanced Energy Materials el 27 de enero de 2014.
El nanogenerador básicamente utiliza un material polimérico piezoeléctrico llamado PVDF (fluoruro de polivinilideno). Los materiales piezoeléctricos son inherentemente capaces de generar electricidad por fuerza mecánica. También se deforman mecánicamente bajo la influencia de un campo eléctrico.
En lugar de la deformación habitual o la acción de un campo eléctrico, los investigadores incluyeron nanopartículas de óxido de zinc en la película delgada de PVDF, que ahora permite obtener efecto piezoeléctrico incluso con ligeras vibraciones, para luego acumular energía eléctrica.
Luego, las nanopartículas se grabaron de la película, lo que resultó en poros interconectados ("mesoporos"), un material similar a una esponja. Era un material tan esponjoso que era la clave para la conversión de la energía vibratoria. Xudong Wang dice que cuanto más suave es el material, más sensible es a las pequeñas vibraciones.
El nanogenerador en sí incluye placas delgadas de electrodos a ambos lados de una película de polímero mesoporoso que se puede unir a cualquier tipo de superficie, ya sea piel humana lisa u otra superficie irregular.
Si hablamos de teléfonos inteligentes, la masa del dispositivo ayudará a fortalecer la energía eléctrica generada, debido al aumento en el sesgo. Por ejemplo, una persona simplemente camina o corre, y gracias a esto, el teléfono inteligente se carga de manera efectiva.
En el futuro, los nanogeneradores pueden convertirse en una parte integral de muchos dispositivos electrónicos, por ejemplo, como panel posterior o carcasa del dispositivo, para suministrarle directamente la energía recibida de las vibraciones ambientales.
El equipo cree que la simplicidad de la fabricación permitirá escalar tales plantas de nanogeneradores a grandes tamaños. Y la capacidad de ajustar las propiedades mecánicas de las películas y su diseño permitirá implementar estructuras tanto para alimentar los teléfonos como para alimentar de forma autónoma los sistemas de sensores.
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