Un equipo de investigadores japoneses de la Universidad de Waseda, Universidad de Osaka, y la Universidad de Shizuoka diseñaron y desarrollaron con éxito un generador termoeléctrico de nanocables de silicio que, a una diferencia térmica de solo 5 grados C, podría impulsar varios dispositivos de IoT de forma autónoma en un futuro próximo.

Objetos en nuestra vida diaria, como oradores, refrigeradores, e incluso autos, se vuelven "más inteligentes" día a día a medida que se conectan a Internet e intercambian datos, la creación de Internet de las cosas (IoT), una red entre los objetos mismos. Hacia una sociedad basada en IoT, Se prevé que un generador termoeléctrico miniaturizado cargue estos objetos, especialmente para aquellos que son portátiles y usables.

Debido a ventajas como su conductancia térmica relativamente baja pero alta conductancia eléctrica, Los nanocables de silicio se han convertido en un material termoeléctrico prometedor. Los generadores termoeléctricos a base de silicio empleados convencionalmente nanocables de silicio de aproximadamente 10-100 nanómetros, que se suspendieron en una cavidad para cortar la derivación de la corriente de calor y asegurar la diferencia de temperatura a través de los nanocables de silicio. Sin embargo, la estructura de la cavidad debilitó la resistencia mecánica de los dispositivos y aumentó el costo de fabricación.

Para abordar estos problemas, un equipo de investigadores japoneses de la Universidad de Waseda, Universidad de Osaka, y la Universidad de Shizuoka diseñaron y desarrollaron con éxito un novedoso generador termoeléctrico de nanocables de silicio, que demostró experimentalmente una alta densidad de potencia de 12 microvatios por 1 cm ² , suficiente para activar sensores o realizar comunicaciones inalámbricas intermitentes, con una pequeña diferencia térmica de solo.

"Debido a que nuestro generador utiliza la misma tecnología para fabricar circuitos integrados de semiconductores, su costo de procesamiento podría reducirse en gran medida mediante la producción en masa, "dice el profesor Takanobu Watanabe de la Universidad de Waseda, el investigador principal de este estudio. "También, podría abrir un camino a varios, Dispositivos de IoT impulsados ​​de forma autónoma que utilizan el calor ambiental y corporal. Por ejemplo, Es posible que algún día puedas cargar tu reloj inteligente durante tu trote matutino ".

El generador termoeléctrico recientemente desarrollado perdió la estructura de la cavidad pero en su lugar acortó los nanocables de silicio a 0.25 nanómetros, ya que las simulaciones mostraron que el rendimiento termoeléctrico mejoró al minimizar el dispositivo. El profesor Watanabe explica que a pesar de su nueva estructura, el nuevo generador termoeléctrico demostró la misma densidad de potencia que los dispositivos convencionales. Más sorprendentemente, se suprimió la resistencia térmica, y la densidad de potencia multiplicada por diez al adelgazar el sustrato de silicio del generador de los 750 nanómetros convencionales a 50 nanómetros con rectificado en la parte posterior.

Aunque el equipo de investigación deberá mejorar la calidad del generador para la generación de energía estacionaria en diversas condiciones, El profesor Watanabe espera que los resultados obtenidos en este estudio sirvan para respaldar la tecnología energética en la sociedad basada en IoT.