Imagina una batería de teléfono celular que se carga con cada paso que das o un traje espacial que usa la energía gastada por los astronautas para hacer funcionar los componentes electrónicos del traje. Un equipo de estudiantes universitarios que realiza una investigación de la NASA sobre este uso innovador de la nanotecnología llevó su investigación a nuevas alturas. El equipo, compuesta por Hannah Clevenson, Olivia Lenz y Tanya Miracle, voló un experimento relacionado con su investigación en nanotecnología en un vuelo de gravedad reducida de la NASA.

El Programa de Oportunidades de Vuelo para Estudiantes de Gravedad Reducida en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston ofrece a los equipos de estudiantes universitarios la oportunidad de proponer, diseño, fabricar y volar experimentos en un avión especial de gravedad reducida. El avión realiza una serie de subidas empinadas seguidas de caídas pronunciadas, llamados arcos parabólicos, resultando en períodos cortos de gravedad reducida.

El experimento del equipo investigó las propiedades de los nanocables de óxido de zinc producidos en condiciones de microgravedad y comparó los resultados con las propiedades de los nanocables de óxido de zinc producidos en el laboratorio. En particular, el equipo estaba interesado en los efectos de la gravedad reducida en la morfología de las muestras.

Los estudiantes estaban participando en Motivating Undergraduates in Science and Technology, de la NASA. o DEBE, proyecto. La ingeniera de la NASA Tamra George fue la mentora del equipo.

Según Hannah Clevenson y el resumen del equipo, Es factible que nanocables más largos y rectos, así como una mayor cantidad, podría producirse en microgravedad. Estos nanocables nuevos y mejorados podrían usarse para una variedad de aplicaciones, uno de los que son baterías mejoradas.

Clevenson, un estudiante de ingeniería eléctrica en Cooper Union en la ciudad de Nueva York, dijo que si bien los nanocables de óxido de zinc se han cultivado de muchas maneras en el laboratorio, Se han realizado pocas investigaciones en el área del crecimiento de nanocables en microgravedad.

"Los nanocables tienen el potencial de usarse en una amplia gama de aplicaciones, desde dispositivos electrónicos hasta baterías de alta capacidad, "afirma el resumen del equipo." El ZnO (óxido de zinc) es muy económico y tiene propiedades piezoeléctricas, y por tanto un material muy deseable. Cuando se tensiona un material piezoeléctrico, se crea una diferencia de voltaje en todo el material. Estos tipos de materiales podrían usarse para recolectar energía que se gasta durante las tareas diarias de rutina y posiblemente sean útiles como muy compactos, fuentes de energía de respaldo de bajo consumo para robots y astronautas en misiones lunares o planetarias ".

Olivia Lenz, miembro del equipo, dijo que la gente "desperdicia" energía en el medio ambiente todo el tiempo con solo caminar o mover los brazos. "No puedes evitar que esta energía se escape, pero puede haber una forma de capturarlo, 'saquearlo', y luego cargue una pequeña batería, " ella dijo.

"Básicamente, el material que desarrollamos es piezoeléctrico, lo que significa que al doblarlo o tensarlo, distorsionas la estructura cristalina y haces que se desarrolle un dipolo a lo largo del material. Finalmente, este cambio de dipolo se puede aprovechar y producir una corriente eléctrica que se puede utilizar para cargar un dispositivo como su iPod o teléfono celular caminando. Este tema es importante porque puede permitir que los miembros de las fuerzas armadas en el medio de la nada carguen sus dispositivos electrónicos sin necesidad del sol o un generador. O, el mismo material podría integrarse en trajes espaciales para ayudar a sostener la electrónica que los astronautas llevan consigo cuando están en un EVA ".

La estudiante de ingeniería química de la Universidad de Akron, Tanya Miracle, agregó que un segundo beneficio de la investigación de nanocables de óxido de zinc del equipo es el potencial para mejorar las baterías de consumo. "El óxido de zinc retiene hasta 10 veces la carga del litio, por lo que potencialmente podría reemplazar el litio utilizado en las baterías, "Dijo Miracle." Esto podría producir baterías más pequeñas que permitan almacenar la misma cantidad de energía o una batería del mismo tamaño, pero podría durar 10 veces más. La industria del automóvil eléctrico podría aprovechar esto fácilmente ".

Uno de los desafíos que enfrentó el equipo fue que las asignaciones MUST del equipo los tenían trabajando en diferentes centros de la NASA. Lenz y Clevenson estaban en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, Calif., mientras Miracle estaba en el Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland, Ohio. Las niñas tuvieron que encontrar formas de trabajar juntas como equipo a pesar de sus diferencias geográficas. "En el colegio, tenemos una clase de gestión de proyectos y trabajo en equipo que estamos obligados a tomar, pero administrar un proyecto con miembros del equipo a cientos de millas de distancia es muy diferente, "Miracle dijo." Creo que esto realmente me ayudó a aprender a ser un mejor gerente de proyectos, así como un mejor investigador en general. Ahora sé cómo compartir conocimientos a lo largo de muchos kilómetros de una manera productiva y eficaz ".

Otra lección de la vida real aprendida de la experiencia, Lenz dijo:así es como funcionan los ingenieros en el mundo real, con plazos estrictos y equipos experimentales problemáticos.

"No estaba preparado para lo agotador que sería el proceso en Houston, tampoco estaba preparado para la cantidad de problemas con los que nos encontramos, "dijo Lenz, quien se especializa en química en la Universidad de Seattle Pacific. "Básicamente, si pudiera salir mal ¡salió mal! Todos los días volvía a casa exhausto y sin saber si íbamos a llegar en el avión. ¡Incluso después de nuestro primer día de vuelo tuvimos que descargar el experimento y solucionar el problema! Aparentemente, esto es lo que hacen los verdaderos ingenieros todos los días ".

Financiado y administrado por la NASA, El Hispanic College Fund administra la motivación de los estudiantes universitarios en ciencia y tecnología. El proyecto otorga becas y pasantías a estudiantes universitarios que desean obtener títulos en ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas, o STEM, los campos. Apoya el objetivo de la NASA de fortalecer la fuerza laboral futura de la agencia y de la nación.