Los materiales termoeléctricos pueden utilizar diferencias térmicas para generar electricidad. Ahora existe una forma económica y ecológica de producirlos con las herramientas más simples:un lápiz, papel de fotocopia, y pintura conductora. Estos son suficientes para convertir una diferencia de temperatura en electricidad a través del efecto termoeléctrico, que ahora ha sido demostrado por un equipo en el Helmholtz-Zentrum Berlin.

El efecto termoeléctrico fue descubierto hace casi 200 años por Thomas J. Seebeck. Si se juntan dos metales de diferentes temperaturas, pueden desarrollar un voltaje eléctrico. Este efecto permite que el calor residual se convierta parcialmente en energía eléctrica. El calor residual es un subproducto de casi todos los procesos tecnológicos y naturales, como en plantas de energía y electrodomésticos, por no hablar del cuerpo humano. También es una de las fuentes de energía más infrautilizadas del mundo.

Pequeño efecto

Sin embargo, un efecto tan útil como es, es extremadamente pequeño en metales ordinarios. Esto se debe a que los metales no solo tienen una alta conductividad eléctrica, pero también alta conductividad térmica, para que las diferencias de temperatura desaparezcan inmediatamente. Los materiales termoeléctricos deben tener baja conductividad térmica a pesar de su alta conductividad eléctrica. Los dispositivos termoeléctricos hechos de materiales semiconductores inorgánicos como el telururo de bismuto ya se utilizan hoy en día en determinadas aplicaciones tecnológicas. Sin embargo, Estos sistemas de materiales son costosos y su uso solo vale la pena en determinadas situaciones. Los investigadores están explorando si son flexibles, materiales orgánicos no tóxicos basados ​​en nanoestructuras de carbono, por ejemplo, también podría usarse en el cuerpo humano.

El equipo dirigido por el profesor Norbert Nickel en el HZB ha demostrado ahora que el efecto se puede obtener de forma mucho más sencilla:utilizando un lápiz normal de grado HB, cubrieron un área pequeña con lápiz sobre papel de fotocopia ordinario. Como segundo material, aplicaron un transparente, pintura conductora de copolímero (PEDOT:PSS) a la superficie.

Los trazos de lápiz en el papel entregaron un voltaje comparable al de otros nanocomposites mucho más costosos que se utilizan actualmente para elementos termoeléctricos flexibles. Y este voltaje podría multiplicarse por diez agregando seleniuro de indio al grafito del lápiz.

Los investigadores investigaron películas de recubrimiento de grafito y copolímero utilizando un microscopio electrónico de barrido y dispersión Raman en HZB. "Los resultados también fueron muy sorprendentes para nosotros, "dice Nickel." Pero ahora hemos encontrado una explicación de por qué esto funciona tan bien:el depósito de lápiz que queda en el papel forma una superficie caracterizada por escamas de grafito desordenadas, algo de grafeno, y arcilla. Si bien esto solo reduce ligeramente la conductividad eléctrica, el calor se transporta con mucha menos eficacia ".

Estos componentes simples podrían utilizarse en el futuro para imprimir de forma extremadamente económica, Amigable con el medio ambiente, y componentes termoeléctricos no tóxicos sobre papel. Estos componentes tan pequeños y flexibles también podrían usarse directamente en el cuerpo y podrían usar el calor corporal para operar pequeños dispositivos o sensores.