Dr. Haifei Zhan, del QUT Center for Materials Science, y sus colegas modelaron con éxito las capacidades de liberación y almacenamiento de energía mecánica de un paquete de nanohilos de diamante (DNT), una colección de hilos de carbono unidimensionales ultrafinos que almacenan energía cuando se retuercen o se estiran.

"Similar a una bobina comprimida o un juguete de cuerda para niños, la energía se puede liberar a medida que el paquete retorcido se deshace, "Dijo el Dr. Zhan.

"Si puede crear un sistema para controlar la energía suministrada por el paquete de nanohilos, sería una solución de almacenamiento de energía más segura y estable para muchas aplicaciones".

La nueva estructura de carbono podría ser una fuente de energía potencial a microescala para cualquier cosa, desde sistemas de detección biomédica implantados que monitorean las funciones del corazón y el cerebro, a la pequeña robótica y electrónica.

"A diferencia del almacenamiento de productos químicos, como las baterías de iones de litio, que utilizan reacciones electroquímicas para almacenar y liberar energía, un sistema de energía mecánica en sí mismo conllevaría un riesgo mucho menor en comparación, "Dijo el Dr. Zhan.

"A altas temperaturas, los sistemas de almacenamiento de productos químicos pueden explotar o pueden dejar de responder a bajas temperaturas. Estos también pueden tener fugas en caso de fallas, causando contaminación química.

"Los sistemas de almacenamiento de energía mecánica no tienen estos riesgos, así que conviértalos en más adecuados para aplicaciones potenciales dentro del cuerpo humano.

"Los haces de nanohilos de carbono podrían convertirse en músculos artificiales a base de hilos retorcidos que responden a la electricidad, excitaciones químicas o fotónicas.

"Investigaciones anteriores han demostrado que una estructura de este tipo hecha con nanotubos de carbono podría levantar 50, 000 veces su propio peso ".

El equipo del Dr. Zhan descubrió que la densidad de energía del paquete de nanohilos (cuánta energía podía almacenar para su masa) era de 1,76 MJ por kilogramo, que era 4-5 órdenes más alto que un resorte de acero convencional, y hasta tres veces en comparación con las baterías de iones de litio.

"Los materiales densos en energía son muy importantes para muchas aplicaciones, por eso siempre buscamos materiales livianos que aún se desempeñen bien.

"Los beneficios para las aplicaciones aeroespaciales son obvios. Si podemos reducir el peso de un sistema, podemos reducir significativamente sus requerimientos y costos de combustible ".

La aplicación de haces de nanohilos de carbono como fuente de energía podría ser infinita, según el Dr. Zhan.

"Los paquetes de nanohilos podrían usarse en líneas de transmisión de energía de próxima generación, electrónica aeroespacial, y emisión de campo, baterías textiles inteligentes y compuestos estructurales como materiales de construcción.

Los resultados de la investigación fueron publicados por Comunicaciones de la naturaleza en el artículo:"Almacenamiento de energía mecánica de densidad ultraalta con paquete de nanohilos de carbono, "y forman la base del proyecto ARC Discovery del Dr. Zhan:" Un nuevo marco de modelado multinivel para diseñar paquetes de nanohilos de diamante ".

El Dr. Zhan y su equipo ahora están planeando la producción de un sistema experimental de energía mecánica a nanoescala como prueba de concepto.

El Dr. Zhan dijo que el equipo de investigación pasaría los próximos dos o tres años construyendo el mecanismo de control para que el sistema almacene energía, el sistema que controla la torsión y el estiramiento del paquete de nanohilos.