+
Innovación

Nanogeneradores: las cosas más inteligentes que nunca ha visto

Nanogeneradores: las cosas más inteligentes que nunca ha visto

Los increíbles avances en nanotecnología, incluida la electrónica biomédica y portátil, requieren innovaciones en las fuentes de energía adecuadas. La tecnología de nanogeneradores está avanzando para satisfacer esta necesidad.

¿Qué son los nanogeneradores?

La palabra nano medio billonésimo, entonces un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro. Este es el pequeño mundo en el que operan los nanogeneradores, visible solo a través de microscopios de alta potencia. Generar energía a esta escala requiere métodos especializados de recolección de energía. Los tres tipos de nanogeneradores actualmente en desarrollo por investigadores de todo el mundo son piezoeléctricos, triboeléctricos y piroeléctricos. Entonces, ¿cómo funcionan estas pequeñas maravillas?

Nanogeneradores piezoeléctricos

[Fuente de imagen: Wikimedia]

Los nanogeneradores piezoeléctricos utilizan el efecto piezoeléctrico para generar electricidad. De la palabra griega piezein, sentido prensa, el efecto piezoeléctrico describe la creación de un campo eléctrico en respuesta a la deformación de la estructura cristalina del material. Esto ocurre debido al cambio en la posición relativa de las moléculas polarizadas dentro de la estructura. La deformación puede ocurrir por la aplicación de presión directa o por vibración.

Nanogeneradores triboeléctricos

[Fuente de imagen: Wikimedia]

El efecto triboeléctrico rige el funcionamiento de los nanogeneradores triboeléctricos. De otra palabra griega tribo, sentido frotar, el efecto triboeléctrico es el fenómeno por el cual los electrones se transfieren de un material a otro a través del contacto, creando una diferencia de potencial eléctrico entre las dos superficies.

Nanogeneradores piroeléctricos

Como era de esperar, los nanogeneradores piroeléctricos utilizan, lo adivinó, el efecto piroeléctrico. Este efecto describe la generación de un voltaje a través de un diferencial de calor. La generación de voltaje ocurre dentro de ciertos materiales cuando se calientan, debido a pequeños cambios de posición de los átomos polarizados dentro de la estructura.

Anatomía de un nanogenerador

[Fuente de imagen: Wikimedia]

La selección de materiales que componen un nanogenerador depende de su método de recolección de energía. Un grupo líder de investigadores en tecnología de nanogeneradores trabaja en el Instituto de Tecnología de Georgia. Este equipo, dirigido por el profesor Zhong Lin Wang, está centrando sus esfuerzos en nanogeneradores piezoeléctricos, que utilizan nanocables de óxido de zinc (ZnO).

Otro equipo de investigación ha adoptado un enfoque diferente para la generación de piezoelectricidad a nanoescala. Su material de elección es titanato de circonato de plomo (PZT). Este material es extremadamente frágil, sin embargo, una propiedad problemática para un material sometido a deformación. El equipo ha ideado una forma única de evitar esto, formando el PZT en nanocintas y colocándolas en un patrón ondulado.

Aplicaciones

Desde sensores hasta dispositivos electrónicos portátiles, la gama de nanotecnologías disponibles crece cada año. Las increíbles innovaciones en biomedicina de los últimos años recuerdan nuestros sueños de ciencia ficción de los años ochenta. Los dispositivos médicos implantables requieren energía constante y confiable, y la cirugía invasiva para reemplazar los paquetes de baterías es una solución menos que perfecta. Los movimientos automáticos del cuerpo, incluidos los latidos del corazón y la respiración, podrían proporcionar la energía cinética requerida por los nanogeneradores piezoeléctricos. El más mínimo de los movimientos produce fricción, con el potencial de alimentar nanogeneradores triboeléctricos. La energía térmica residual abunda en el cuerpo humano y proporciona combustible a los nanogeneradores piroeléctricos.

[Fuente de imagen: Wikimedia]

2012 vio algunos avances masivos en la densidad de potencia de salida de los nanogeneradores y el creciente número de investigadores en todo el mundo no muestra signos de desacelerar este progreso. Desde la tecnología incorporada en la ropa hasta los implantes debajo de la piel, los nanogeneradores prometen hacer que el futuro de la nanotecnología sea mucho más fácil de usar.

VEA TAMBIÉN: 3 usos futuristas de los nanotubos de carbono

Escrito por Jody Binns


Ver el vídeo: entrevista adrian niño superdotado (Enero 2021).