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Investigadores de la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH) han desarrollado un novedoso nanogenerador triboeléctrico (TENG) que utiliza masilla de piedra caliza para generar energía, ofreciendo importantes reducciones de costes con respecto a las técnicas de producción tradicionales. Los TENG son pequeños dispositivos desarrollados en 2012 que se utilizan en electrónica portátil, monitoreo de condición y redes de sensores inalámbricos.
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Se utilizan para convertir la energía mecánica o térmica en electricidad. Los ejemplos incluyen transpondedores de biochips para ganado, implantes de monitores cardíacos y sensores de alarma de presión de neumáticos.
A través de movimientos como caminar, vibraciones, neumáticos giratorios, viento en movimiento o agua que fluye, los TENG recopilan energía para estos dispositivos transfiriendo una carga eléctrica entre dos objetos cuando se tocan o se deslizan entre sí. Todos estos movimientos tienen relativamente poco impacto en el medio ambiente.
El avance de la UAH es un nuevo tipo de TENG que utiliza materiales «pegajosos» como cinta adhesiva de doble cara o masilla de piedra caliza para crear una carga. Esto lo hace significativamente más asequible y fácil de construir que los TENG anteriores, que requieren costosos procesos de producción basados en nanotecnología.
Los TENG convencionales requieren fabricación basada en nanotecnología y otros equipos especializados. Todo lo que se requiere para construir nuestro recolector de energía triboeléctrico son habilidades manuales.
Dr. Gang Wang, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial, Universidad de Alabama en Huntsville
Se publicó un informe sobre el avance en el Journal of the American Chemical Society. ACS Omega. Dr. Yu Lei, presidente y profesor asociado de ingeniería química y de materiales de la UAH, el Dr. Moonhyung Jang, asistente de investigación postdoctoral, y Sean P. Rabbitte, asistente de investigación de pregrado, son coautores de Wang.
El estudio es parte del programa de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas (SBIR) del Departamento de Defensa de los EE. UU. (DOD), un esfuerzo que promueve subvenciones o contratos financiados con fondos federales que alientan a las pequeñas empresas nacionales a participar en proyectos federales de investigación y desarrollo destinados a: participar en comercialización.
Wang añadió: “Nuestro socio industrial es Materials Sciences, LLC y el Dr. Simon Chung es el director del proyecto. Ya hemos registrado una patente para el concepto de generación de energía triboeléctrica con capas adhesivas.«
En comparación con los TENG anteriores, el uso innovador de películas de poliéster metalizadas y masillas de montaje a base de piedra caliza amplía el espectro de frecuencias de funcionamiento de UAH. Esto es importante porque algunas pequeñas aplicaciones de recolección de energía, incluidos los sistemas de exoesqueleto portátiles y el monitoreo de la salud, requieren un ancho de banda de frecuencia mayor para recolectar energía de los movimientos humanos.
“Los TENG de separación de contactos típicos funcionan a una frecuencia inferior a 10 Hz. Sin embargo, podemos ampliar el ancho de banda hasta 80 Hz introduciendo estas capas triboeléctricas en un diseño de recolección de energía basado en vibraciones. Después de demostrar con éxito el diseño TENG con cinta de doble cara, comenzamos a explorar materiales menos pegajosos para facilitar la separación de los materiales. Entonces se nos ocurrió la idea de utilizar masilla a base de piedra caliza.“Concluyó Wang.
Las futuras investigaciones de los investigadores de la UAH sobre generadores a base de masilla tienen como objetivo estudiar la eficacia de otros minerales, como el mármol, la arenisca y el suelo lunar.
Referencia de la revista:
Jang, M.-H., et. Alabama. (2023) Generación de electricidad mediante una masilla que contiene piedra caliza. ACS Omega. doi:10.1021/acsomega.2c07688.
Fuente: https://www.uah.edu/
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