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  • Los nuevos nanogeneradores de fibra podrían dar lugar a ropa eléctrica

    Se muestra un nanogenerador de fibra sobre un sustrato plástico creado por científicos de UC Berkeley. Las nanofibras pueden convertir la energía de las tensiones mecánicas en electricidad, y algún día podría usarse para crear ropa que pueda alimentar pequeños dispositivos electrónicos. (Chieh Chang, UC Berkeley)

    (PhysOrg.com) - En investigaciones que dan un significado literal al término "traje de poder, " Universidad de California, Berkeley, Los ingenieros han creado nanofibras de captación de energía que algún día podrían tejerse en prendas de vestir y textiles.

    Estos generadores de tamaño nanométrico tienen propiedades "piezoeléctricas" que les permiten convertir en electricidad la energía creada a través del estrés mecánico. se estira y se retuerce.

    "Esta tecnología podría eventualmente dar lugar a 'ropa inteligente' que se pueda usar y que pueda alimentar dispositivos electrónicos portátiles a través de los movimientos corporales ordinarios, "dijo Liwei Lin, Profesor de ingeniería mecánica de UC Berkeley y jefe del equipo de investigación internacional que desarrolló los nanogeneradores de fibra.

    Debido a que las nanofibras están hechas de fluoruro de polivinilideno orgánico, o PVDF, son flexibles y relativamente fáciles y económicos de fabricar.

    Aunque todavía están elaborando los cálculos exactos, los investigadores notaron que los movimientos más vigorosos, como el que uno crea mientras baila el boogaloo eléctrico, Teóricamente debería generar más energía. "Y como las nanofibras son tan pequeñas, podríamos tejerlos directamente en la ropa sin cambios perceptibles en la comodidad para el usuario, "dijo Lin, quien también es codirector del Berkeley Sensor and Actuator Center en UC Berkeley.

    Los nanogeneradores de fibra se describen en la edición de este mes de Nano letras , una revista revisada por pares publicada por la American Chemical Society.

    El objetivo de recolectar energía de los movimientos mecánicos a través de nanogeneradores portátiles no es nuevo. Otros equipos de investigación han fabricado previamente nanogeneradores a partir de materiales semiconductores inorgánicos, tales como óxido de zinc o titanato de bario. "Los nanogeneradores inorgánicos, a diferencia de los nanogeneradores orgánicos que creamos, son más frágiles y más difíciles de cultivar en cantidades significativas, "Dijo Lin.

    Los diminutos nanogeneradores tienen diámetros tan pequeños como 500 nanómetros, o aproximadamente 100 veces más delgado que un cabello humano y una décima parte del ancho de las fibras de tela comunes. Los investigadores tiraron y ajustaron repetidamente las nanofibras, generando salidas eléctricas que van de 5 a 30 milivoltios y de 0,5 a 3 nanoamperios.

    Es más, los investigadores informan que no se aprecia una degradación después de estirar y liberar las nanofibras durante 100 minutos a una frecuencia de 0,5 hercios (ciclos por segundo).

    El equipo de Lin en UC Berkeley fue pionero en la técnica de electrohilado de campo cercano utilizada para crear y colocar los nanogeneradores poliméricos a 50 micrómetros de distancia en un patrón de cuadrícula. La tecnología permite un mayor control de la colocación de las nanofibras en una superficie, permitiendo a los investigadores alinear adecuadamente los nanogeneradores de fibra de modo que los polos positivo y negativo estén en extremos opuestos, similar a los polos de una batería.

    Sin este control los investigadores explicaron, los polos negativo y positivo pueden anularse entre sí y reducir la eficiencia energética.

    Los investigadores demostraron eficiencias de conversión de energía de hasta el 21,8 por ciento, con un promedio de 12,5 por ciento.

    "Asombrosamente, las calificaciones de eficiencia energética de las nanofibras son mucho mayores que el 0,5 al 4 por ciento alcanzado en los generadores de energía típicos hechos de películas delgadas de PVDF piezoeléctrico experimental, y el 6,8 por ciento en nanogeneradores hechos de alambres finos de óxido de zinc, ”Dijo el autor principal del estudio, Chieh Chang, quien realizó los experimentos mientras era un estudiante de posgrado en ingeniería mecánica en UC Berkeley.

    "Creemos que la eficiencia probablemente podría aumentar aún más, "Lin dijo." Para nuestros resultados preliminares, vemos una tendencia de que cuanto más pequeña es la fibra que tenemos, cuanto mejor sea la eficiencia energética. No sabemos cuál es el límite ".


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