Los científicos se están acercando al diseño de materiales termoeléctricos que recolectan de manera eficiente el calor del entorno circundante y lo convierten en electricidad para alimentar varios dispositivos y electrodomésticos. según una revisión de las últimas investigaciones en la revista Ciencia y tecnología de materiales avanzados . Los dispositivos fabricados con estos materiales podrían evitar la necesidad de recargarlos, cambie y deseche las pilas.

Para que los materiales termoeléctricos sean productores de energía eficientes, necesitan poder retener el calor y conducir bien la electricidad. Los materiales termoeléctricos que pueden funcionar cerca de la temperatura ambiente y son flexibles serían especialmente ventajosos, particularmente para su uso en dispositivos portátiles.

Se están investigando tres tipos de materiales conductores para su uso en dispositivos termoeléctricos:inorgánicos, materiales orgánicos e híbridos.

Los materiales termoeléctricos inorgánicos convierten eficientemente el calor en electricidad, pero no son muy flexibles. Los investigadores están trabajando para superar este obstáculo. Por ejemplo, Se fabricó un dispositivo termoeléctrico flexible utilizando capas de cromo (90% níquel y 10% cromo) y constantan (55% cobre y 45% níquel) cubiertas por una lámina flexible de poliimida y cobre. Los microgeneradores termoeléctricos basados ​​en materiales inorgánicos tienen aplicaciones potenciales en el monitoreo ambiental y de edificios, seguimiento de animales, seguridad y vigilancia, y tratamiento médico. Ya se han introducido en dispositivos comerciales, como un reloj que funciona con calor corporal fabricado por Seiko.

La mayoría de los dispositivos termoeléctricos orgánicos involucran polímeros. Los polímeros semiconductores conducen la electricidad y retienen el calor mejor que los semiconductores inorgánicos convencionales. También son más ligeros y menos costosos. A diferencia de los materiales inorgánicos rígidos, son flexibles y moldeables y se pueden producir en cualquier forma utilizando impresoras 3-D. Sin embargo, son menos eficientes para convertir el calor en electricidad. Los investigadores están tratando de mejorar la eficiencia termoeléctrica de los polímeros ajustando la composición, longitud y disposición de sus moléculas, con el objetivo de aumentar la conductividad eléctrica y la cristalinidad del material final.

La investigación que tiene como objetivo combinar las ventajas de los materiales orgánicos e inorgánicos mezclándolos se centra en encontrar composiciones óptimas y mejorar el proceso de mezcla. Por ejemplo, la incrustación de moléculas orgánicas en cristales de disulfuro de titanio inorgánico los hace flexibles y reduce su conductividad térmica. Esto mejora el rendimiento termoeléctrico general.

Los autores concluyen que los dispositivos termoeléctricos pueden potencialmente reemplazar las baterías tradicionales en muchas aplicaciones, pero se requiere mucho trabajo para mejorar los materiales termoeléctricos para lograr el éxito en esta dirección.