Investigadores de la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH) han creado un nuevo tipo de nanogenerador triboeléctrico (TENG) que produce electricidad mediante el uso de masilla de piedra caliza, lo que promete ahorros de costos considerables en comparación con los métodos de fabricación convencionales.
Inventados en 2012, los TENG son pequeños dispositivos que convierten la energía mecánica o térmica en electricidad para su uso en pequeños dispositivos autónomos inalámbricos, como los de la electrónica portátil, el monitoreo de condiciones y las redes de sensores inalámbricos. Los ejemplos incluyen implantes de monitor cardíaco, transpondedores de biochips para animales de granja o sensores que alertan al conductor cuando la presión de los neumáticos es baja.
Los TENG obtienen energía para estos dispositivos transfiriendo una carga eléctrica entre dos objetos cuando entran en contacto o se deslizan entre sí, mediante movimientos como caminar, vibración, rotación de neumáticos, viento en movimiento o agua que fluye, todo con muy poco impacto en el medio ambiente. /P>
En comparación con los TENG existentes, que utilizan costosos métodos de fabricación basados en nanotecnología, el avance de la UAH es un nuevo tipo de TENG que emplea materiales "pegajosos" como cinta adhesiva de doble cara o masilla de piedra caliza para generar una carga, lo que lo hace mucho más rentable. y más sencillo de construir.
"Los TENG tradicionales requieren fabricación basada en nanotecnología y otros equipos especiales", señala el Dr. Gang Wang, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en la UAH, parte del Sistema de la Universidad de Alabama. "Sólo se necesita habilidad de nivel artesanal para construir nuestro recolector de energía triboeléctrico."
El avance se detalla en un artículo publicado en la revista ACS Omega. . Los coautores de Wang en la UAH incluyen al Dr. Moonhyung Jang, asistente de investigación postdoctoral, Sean P. Rabbitte, asistente de investigación de pregrado, y el Dr. Yu Lei, presidente y profesor asociado de ingeniería química y de materiales.
La investigación es parte del programa de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas (SBIR) del Departamento de Defensa (DOD), una iniciativa que apoya contratos o subvenciones financiados por el gobierno que alientan a las pequeñas empresas nacionales a participar en proyectos federales de investigación y desarrollo con potencial de comercialización.
"Nuestro socio industrial es Materials Sciences, LLC, y el Dr. Simon Chung es el líder del proyecto", dice Wang. "Ya hemos presentado una patente para el diseño triboeléctrico de recolección de energía mediante capas adhesivas."
La novedosa aplicación de UAH de una masilla de montaje a base de piedra caliza, junto con una lámina de poliéster metalizado, también amplía el ancho de banda de frecuencia operativa en comparación con los TENG existentes. Esto es importante, porque algunas pequeñas aplicaciones de recolección de energía, como el monitoreo de la salud y los sistemas de exoesqueletos portátiles, requieren un ancho de banda de frecuencia más amplio para recolectar la energía del movimiento humano.
"Los TENG de separación de contactos típicos funcionan a una frecuencia inferior a 10 Hz", señala Wang. "Sin embargo, podemos ampliar el ancho de banda hasta 80 Hz introduciendo estas capas triboeléctricas en un diseño de recolector de energía basado en vibraciones. Después de la demostración exitosa del diseño TENG usando cinta de doble cara, comenzamos a explorar materiales menos pegajosos para separación más sencilla de los materiales. Así surgió la idea de utilizar masilla a base de piedra caliza."
Los investigadores de la UAH prevén futuras investigaciones con generadores basados en masilla para explorar la eficacia de diferentes minerales como el mármol, la arenisca y el suelo lunar.
Más información: Moon-Hyung Jang et al, Generación de energía mediante una masilla contenida en piedra caliza, ACS Omega (2023). DOI:10.1021/acsomega.2c07688
Información de la revista: ACS Omega
Proporcionado por la Universidad de Alabama en Huntsville
