La Marina de los Estados Unidos distribuye electricidad a bordo de la mayoría de sus barcos como una compañía eléctrica. Se basa en conductores, transformadores y otra infraestructura voluminosa.
La configuración funciona pero con poderosas armas de próxima generación en el horizonte y el objetivo omnipresente de la eficiencia energética, la Marina está buscando alternativas a los sistemas convencionales de control de energía.
Una opción implica el uso de grafeno, cuales, desde su descubrimiento en 2004, se ha convertido en el material elegido por los investigadores que trabajan para mejorar todo, desde células solares hasta baterías de teléfonos inteligentes.
Respectivamente, la Oficina de Investigación Naval ha otorgado a los ingenieros de la Universidad de Buffalo 800 dólares, 000 subvención para desarrollar tiras estrechas de grafeno llamadas nanocintas que algún día pueden revolucionar la forma en que se controla la energía en los barcos, teléfonos inteligentes y otros dispositivos electrónicos.
"Necesitamos desarrollar nuevos nanomateriales capaces de manejar mayores cantidades de densidades de energía en dispositivos mucho más pequeños. Las nanocintas de grafeno son prometedoras en este esfuerzo". "dice Cemal Basaran, Doctor, profesor del Departamento de Civil de la UB, Ingeniería Estructural y Ambiental, Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, y el investigador principal de la subvención.
El grafeno es una capa única de átomos de carbono empaquetados como un panal. Es extremadamente delgado, ligero y fuerte. También es el conductor de calor y electricidad más conocido.
"La belleza del grafeno es que se puede cultivar como organismos biológicos en lugar de fabricar materiales con técnicas tradicionales, "dice Basaran, director del Laboratorio de Envases Electrónicos de la UB. "Estos materiales bioinspirados nos permiten controlar sus organizaciones atómicas como controlar la composición genética del ADN de una célula cultivada en laboratorio".
Mientras promete, los investigadores apenas están comenzando a comprender el grafeno y sus usos potenciales. Un área de interés son los sistemas de control de energía.
Como líneas eléctricas aéreas la mayoría de los barcos dependen del cobre u otros metales para transportar electricidad. Desafortunadamente, este proceso es relativamente ineficiente; los electrones chocan entre sí y crean calor en un proceso llamado calentamiento Joule.
"Pierdes una gran cantidad de energía de esa manera, "Dice Basaran." Con grafeno, evitas esas colisiones porque conduce la electricidad en un proceso diferente, conocida como conducción semi-balística. Es como un tren bala de alta velocidad contra coches de choque ".
Otra limitación de la distribución de energía basada en metales es la infraestructura voluminosa:transistores, cables de cobre, transformadores etc. - necesario para mover la electricidad. Ya sea en un barco o en una tableta, los componentes ocupan espacio y añaden peso.
Las nanocintas de grafeno ofrecen una solución potencial porque pueden actuar tanto como conductores (en lugar de cobre) como como semiconductores (en lugar de silicio). Es más, su capacidad para resistir fallas bajo cargas de energía extremas es aproximadamente 1, 000 veces mayor que el cobre.
Eso es un buen augurio para la Marina, cuales, como segmentos de la industria automotriz, está girando hacia los vehículos eléctricos.
Recientemente lanzó un destructor totalmente eléctrico; Las hélices y los ejes de transmisión del barco funcionan con motores eléctricos. en lugar de estar conectado a motores de combustión. El sistema integrado de generación y distribución de energía también se puede utilizar para disparar armas de próxima generación, como cañones de riel y potentes láseres. Y la automatización ha permitido a la Marina reducir la tripulación del barco, lo que coloca a menos marineros en situaciones potencialmente peligrosas.
Las nanocintas de grafeno podrían mejorar estos sistemas haciéndolos más robustos y energéticamente eficientes, Dijo Basaran. Él y un equipo de investigadores:
La investigación se llevará a cabo durante los próximos cuatro años.
