(PhysOrg.com) - Para alimentar un dispositivo muy pequeño como un marcapasos o un transistor, necesitas un generador aún más pequeño. Los componentes que operan el generador son aún más pequeños, y la eficiencia de esos componentes fundamentales es fundamental para el rendimiento del dispositivo en general.

Por su Ph.D. en el Instituto de Tecnología de Georgia, El profesor asistente de ingeniería y ciencia de materiales de la Universidad de Wisconsin-Madison, Xudong Wang, formó parte de un equipo que desarrolló un nanogenerador piezoeléctrico y experimentó con una variedad de materiales para alimentarlo.

El equipo descubrió que los nanocables de óxido de zinc, que tienen seis caras, cristales en forma de columna, podría producir 10 nanovatios por centímetro cuadrado mediante la conversión de energía mecánica en electricidad. La energía mecánica podría provenir de fuentes ambientales tan variadas como el viento, motores de coche, respiración humana, el flujo de sangre, movimientos corporales, o vibraciones acústicas y ultrasónicas.

Si bien el avance fue emocionante, los nanocables de óxido de zinc tenían una tasa de eficiencia baja, y ahora en UW-Madison, Wang está abordando este desafío investigando un nuevo material que podría hacer que el nanogenerador sea más eficiente y poderoso. Un nanogenerador optimizado podría alimentar pequeños dispositivos con una amplia gama de aplicaciones, como LED, MEMS, transistores y dispositivos biomédicos como marcapasos, robots, sensores o diodos sensores.

Wang está desarrollando materiales ferroeléctricos que podrían producir nanocables con 10 veces el potencial eléctrico de los de óxido de zinc originales. El aumento se produce porque el cristal de un material ferroeléctrico está hecho de átomos desequilibrados espacialmente que producen automáticamente, polarización permanente en el material. Cuando Wang introduce tensión dentro de este cristal desequilibrado, se mejora la polarización, creando una cantidad significativa de potencial eléctrico.

Se necesitaría muy poca energía mecánica para alimentar el nuevo nanogenerador porque incluso una pequeña cantidad de desplazamiento tiene un efecto mayor en los materiales a nanoescala que los materiales normales, una teoría que Wang intenta probar en su laboratorio.

Un desafío es fabricar los nanocables ferroeléctricos, que es un proceso más complicado que fabricar nanocables de óxido de zinc. Para hacer crecer los nanocables ferroeléctricos, Wang usa un proceso de sal fundida. El cloruro de sodio fundido actúa como medio de reacción para ayudar a los nanocables a autoensamblarse a partir de precursores alrededor de 1, 500 grados Fahrenheit. Cada nanoalambre es de 10, 000 veces más pequeño que un solo cabello humano.

"Actualmente estamos investigando cuánto potencial pueden generar estos nanocables cuando se desvían mediante microscopía de fuerza atómica, "Dice Wang.

El objetivo final de Wang es hacer un nanogenerador real capaz de alimentar una variedad de dispositivos pequeños. Dado que el generador requeriría una cantidad tan pequeña de energía de fuentes que proporcionan energía continuamente, podría servir esencialmente como una batería eterna.

Proporcionado por la Universidad de Wisconsin-Madison (noticias:web)