Los dispositivos portátiles que cosechan energía del movimiento no son una idea nueva, pero un material creado en la Universidad de Rice puede hacerlos más prácticos.
El laboratorio de Rice del químico James Tour ha adaptado el grafeno inducido por láser LIG en pequeños dispositivos libres de metales que generan electricidad. Como frotar un globo sobre el cabello, poner compuestos LIG en contacto con otras superficies produce electricidad estática que puede serutilizado para alimentar dispositivos.
Por eso, gracias al efecto triboeléctrico, por el cual los materiales acumulan una carga a través del contacto. Cuando se juntan y luego se separan, se acumulan cargas superficiales que se pueden canalizar hacia la generación de energía.
En experimentos, los investigadores conectaron una tira doblada de LIG a una cadena de diodos emisores de luz y descubrieron que al tocar la tira se producía suficiente energía para que parpadearan. Una pieza más grande de LIG incrustada dentro de un flip-flop permite que el usuario genereenergía con cada paso, ya que el contacto repetido del compuesto de grafeno con la piel produce una corriente para cargar un pequeño condensador.
"Esta podría ser una forma de recargar dispositivos pequeños simplemente usando el exceso de energía de los golpes del talón al caminar o moviendo los brazos contra el torso", dijo Tour.
El proyecto se detalla en la revista American Chemical Society ACS Nano .
LIG es una espuma de grafeno producida cuando los productos químicos se calientan en la superficie de un polímero u otro material con un láser, dejando solo escamas interconectadas de carbono bidimensional. El laboratorio primero fabricó LIG con poliimida común, pero extendió la técnica a las plantas, alimentos, papel tratado y madera.
El laboratorio convirtió la poliimida, el corcho y otros materiales en electrodos LIG para ver qué tan bien producían energía y resistían el desgaste. Obtuvieron los mejores resultados de materiales en los extremos opuestos de la serie triboeléctrica, que cuantifica su capacidad paragenerar carga estática por electrificación de contacto
En la configuración de plegado, la LIG de la poliimida tribo negativa se roció con un recubrimiento protector de poliuretano, que también sirvió como material tribo positivo. Cuando se juntaron los electrodos, los electrones se transfirieron a la poliimida desde el poliuretano. Posteriormenteel contacto y la separación impulsaron cargas que podrían almacenarse a través de un circuito externo para reequilibrar la carga estática acumulada. La LIG plegable generó aproximadamente 1 kilovoltio y se mantuvo estable después de 5,000 ciclos de flexión.
La mejor configuración, con electrodos del compuesto de poliimida-LIG y aluminio, producía voltajes superiores a 3,5 kilovoltios con una potencia máxima de más de 8 milivatios.
"El nanogenerador incrustado dentro de un flip-flop pudo almacenar 0.22 milijulios de energía eléctrica en un condensador después de una caminata de 1 kilómetro", dijo el investigador postdoctoral de Rice Michael Stanford, autor principal del artículo. "Esta tasa de almacenamiento de energíaes suficiente para alimentar sensores portátiles y dispositivos electrónicos con movimiento humano "
Los coautores del artículo son los estudiantes de posgrado de Rice, Yieu Chyan y Zhe Wang, y los estudiantes de pregrado John Li y Winston Wang. Tour es el catedrático TT y WF Chao en Química, así como profesor de informática y ciencias de los materiales y nanoingenieríaen Rice.
La Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea apoyó la investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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