Los investigadores de QUT han propuesto el diseño de una nueva nanoestructura de carbono hecha de nanohilos de diamante que algún día podría usarse para el almacenamiento de energía mecánica, tecnologías portátiles y aplicaciones biomédicas.
El Dr. Haifei Zhan, del Centro QUT para la Ciencia de los Materiales, y sus colegas modelaron con éxito las capacidades de almacenamiento y liberación de energía mecánica de un paquete de nanohilos de diamante DNT, una colección de hilos de carbono unidimensionales ultradelgados que almacenan energía cuando se retuerceno estirado
"Al igual que una bobina comprimida o un juguete de cuerda para niños, la energía se puede liberar a medida que el paquete retorcido se desenreda", dijo el Dr. Zhan.
"Si puede hacer un sistema para controlar la energía suministrada por el paquete de nanothread, sería una solución de almacenamiento de energía más segura y estable para muchas aplicaciones"
La nueva estructura de carbono podría ser una fuente de alimentación potencial a microescala para cualquier cosa, desde sistemas de detección biomédica implantados que monitorean las funciones cardíacas y cerebrales, hasta pequeñas robótica y electrónica.
"A diferencia del almacenamiento químico, como las baterías de iones de litio, que utilizan reacciones electroquímicas para almacenar y liberar energía, un sistema de energía mecánica en sí mismo conllevaría un riesgo mucho menor en comparación", dijo el Dr. Zhan.
"A altas temperaturas, los sistemas de almacenamiento de productos químicos pueden explotar o dejar de responder a bajas temperaturas. También pueden filtrarse en caso de falla, causando contaminación química
"Los sistemas mecánicos de almacenamiento de energía no tienen estos riesgos, por lo que los hacen más adecuados para posibles aplicaciones dentro del cuerpo humano".
"Los paquetes de nanothread de carbono podrían convertirse en músculos artificiales a base de hilo retorcido que responden a excitaciones eléctricas, químicas o fotónicas.
"Investigaciones anteriores han demostrado que dicha estructura hecha con nanotubos de carbono podría levantar 50,000 veces su propio peso"
El equipo del Dr. Zhan descubrió que la densidad de energía del paquete de nanothread, la cantidad de energía que podía almacenar para su masa, era de 1.76 MJ por kilogramo, que era de 4 a 5 pedidos más que un resorte de acero convencional, y hasta 3 veces en comparación conBaterías de iones de litio.
"Los materiales densos en energía son muy importantes para muchas aplicaciones, por eso siempre buscamos materiales livianos que aún funcionen bien".
"Los beneficios para las aplicaciones aeroespaciales son obvios. Si podemos reducir el peso de un sistema, podemos reducir significativamente sus requisitos y costos de combustible"
De acuerdo con el Dr. Zhan, la aplicación de paquetes de nanothread de carbono como fuente de energía podría ser interminable.
"Los paquetes de nanothread podrían usarse en líneas de transmisión de energía de próxima generación, electrónica aeroespacial y emisiones de campo, baterías, textiles inteligentes y compuestos estructurales como materiales de construcción.
Los resultados de la investigación fueron publicados por Comunicaciones de la naturaleza en el documento: 'Almacenamiento de energía mecánica de densidad ultraalta con paquete de nanothread de carbono', y forma la base del proyecto ARC Discovery del Dr. Zhan: 'Un marco de modelado de varios niveles novedoso para diseñar paquetes de nanothread de diamante'.
El Dr. Zhan y su equipo ahora planean la producción de un sistema experimental de energía mecánica a nanoescala como prueba de concepto.
El Dr. Zhan dijo que el equipo de investigación pasaría los próximos dos o tres años construyendo el mecanismo de control para que el sistema almacene energía, el sistema que controla la torsión y el estiramiento del paquete de nanothread.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Queensland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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