Los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. Informaron avances significativos en el rendimiento termoeléctrico de semiconductores orgánicos basados ​​en películas delgadas de nanotubos de carbono que podrían integrarse en telas para convertir el calor residual en electricidad o servir como una pequeña fuente de energía.

La investigación demuestra un potencial significativo para los nanotubos de carbono semiconductores de pared simple (SWCNT) como material principal para generadores termoeléctricos eficientes. en lugar de ser utilizado como un componente en un material termoeléctrico "compuesto" que contiene, por ejemplo, nanotubos de carbono y un polímero. El descubrimiento se describe en el nuevo Ciencias de la energía y el medio ambiente papel, Factores de potencia termoeléctricos grandes de tipo n y p de películas delgadas de nanotubos de carbono de pared simple dopadas y semiconductoras.

"Hay algunas ventajas inherentes a hacer las cosas de esta manera, "dijo Jeffrey Blackburn, científico senior en el centro de Ciencia y Tecnología Química y de Materiales de NREL y coautor principal del artículo con Andrew Ferguson. Estas ventajas incluyen la promesa de semiconductores procesados ​​en solución que son livianos, flexibles y económicos de fabricar. Otros autores de NREL son Bradley MacLeod, Rachelle Ihly, Zbyslaw Owczarczyk, y Katherine Hurst. Los autores de NREL también se asociaron con colaboradores de la Universidad de Denver y socios de International Thermodyne, C ª., con sede en Charlotte, Carolina del Norte

Ferguson, también científico senior en el centro de Ciencia y Tecnología Química y de Materiales, dijo que la introducción de SWCNT en las telas podría cumplir una función importante para los dispositivos electrónicos personales "portátiles". Al capturar el calor corporal y convertirlo en electricidad, el semiconductor podría alimentar dispositivos electrónicos portátiles o sensores integrados en la ropa.

Blackburn y Ferguson publicaron dos artículos el año pasado sobre SWCNT, y la nueva investigación se basa en su trabajo anterior. El primer papel en Nature Energy, mostró el potencial que tienen los SWCNT para aplicaciones termoeléctricas, pero las películas preparadas en este estudio retuvieron una gran cantidad de polímero aislante. El segundo papel, en Letras de Energía ACS, demostraron que la eliminación de este polímero de "clasificación" de una película delgada SWNCT ejemplar mejoraba las propiedades termoeléctricas.

El documento más reciente reveló que la eliminación de polímeros de todos los materiales de partida SWCNT sirvió para impulsar el rendimiento termoeléctrico y conducir a mejoras en la forma en que los portadores de carga se mueven a través del semiconductor. El documento también demostró que la misma película delgada SWCNT logró un rendimiento idéntico cuando se dopó con portadores de carga positiva o negativa. Estos dos tipos de material, llamados patas tipo py tipo n, respectivamente, son necesarios para generar suficiente energía en un dispositivo termoeléctrico. Polímeros semiconductores, otro material termoeléctrico orgánico muy estudiado, Por lo general, producen materiales de tipo n que funcionan mucho peor que sus contrapartes de tipo p. El hecho de que las películas delgadas SWCNT puedan hacer patas tipo py tipo n del mismo material con un rendimiento idéntico significa que la corriente eléctrica en cada pata está inherentemente equilibrada. lo que debería simplificar la fabricación de un dispositivo. Los materiales de mayor rendimiento tenían métricas de rendimiento que superan los materiales termoeléctricos orgánicos de polímeros semiconductores procesados ​​en solución de última generación.

"De hecho, podríamos fabricar el dispositivo a partir de un solo material, ", Dijo Ferguson." En los materiales termoeléctricos tradicionales hay que tomar una pieza de tipo p y una pieza de tipo n y luego ensamblarlas en un dispositivo ".