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(noticias nanowerk) Un equipo del Dr. Hyekyoung Choi y Min Ju Yun del Centro de Investigación de Materiales de Conversión de Energía del Instituto de Investigación de Electrotecnología de Corea (KERI) han desarrollado una tecnología que puede aumentar la flexibilidad y eficiencia de los generadores termoeléctricos al nivel más alto del mundo mediante el uso de metamateriales mecánicos que no ocurren en la naturaleza.
En general, un material se contrae en dirección vertical cuando se estira en dirección horizontal. Es como apretar una pelota de goma hacia un lado cuando la aprietas, y cuando tiras de una banda elástica se tensa. La cantidad de deformación transversal dividida por la cantidad de compresión axial es la «relación de Poisson». Por el contrario, a diferencia de los materiales naturales, los metamateriales mecánicos están diseñados artificialmente para expandirse tanto en dirección horizontal como vertical cuando se estiran en dirección horizontal. Los metamateriales tienen un índice de Poisson negativo.
KERI logró aumentar la capacidad de estiramiento de los generadores termoeléctricos hasta en un 35% conectando una “junta” (un tipo de junta utilizada para evitar que el gas o el agua escapen de la superficie de contacto) a la metaestructura. Un generador termoeléctrico convierte la diferencia de temperatura entre dos extremos en energía eléctrica. Se le llama dispositivo de recolección de energía ecológico de próxima generación porque puede utilizar el calor desperdiciado en la vida diaria como electricidad.
Los resultados fueron reportados Materiales energéticos avanzados (“Sello deformable de relación de Poisson negativa, parcialmente lleno de aire, aplicable sobre la piel, para generadores termoeléctricos estirables de alta eficiencia”).
![Generadores termoeléctricos estirables/flexibles utilizando metamateriales.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id64086_1.jpg)
Hasta ahora, la mayoría de los generadores termoeléctricos utilizaban placas de circuitos de cerámica dura, lo que dificultaba su fijación a superficies curvas como la piel o tuberías de agua caliente. Para solucionar este problema, se utilizaron como soporte materiales flexibles como el silicio y los polímeros, pero el problema era la alta conductividad térmica. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre los límites de cada material, mayor será la eficiencia de los generadores termoeléctricos. Sin embargo, los soportes flexibles típicos proporcionan un bypass térmico y evitan grandes gradientes de temperatura debido a pérdidas de calor posteriores. En otras palabras, es importante que los generadores termoeléctricos sean flexibles, elásticos y eficientes al mismo tiempo.
El equipo dirigido por el Dr. Hyekyoung Choi utilizó una junta deformable que tiene una metaestructura, lo que aumenta significativamente la estabilidad estructural del generador termoeléctrico. Se puede transformar en diferentes formas, se estira bien como la piel humana y es fácil de colocar en cualquier lugar. Además, el espacio de aire parcial dentro del sello tiene excelentes propiedades aislantes, evitando la pérdida de calor y asegurando la eficiencia del generador termoeléctrico al aumentar la diferencia de temperatura hasta en un 30% en comparación con los generadores termoeléctricos flexibles existentes.
Los generadores termoeléctricos KERI se pueden estirar hasta un 35% o más y la densidad de generación de energía es más de 20 veces mayor (0,1 µW/cm).2 ⇒ 2~3 µW/cm2). Incluso si el módulo del generador termoeléctrico se expande considerablemente, casi no hay deterioro de las propiedades eléctricas. Esta capacidad de estiramiento y eficiencia se encuentran al más alto nivel en todo el mundo. El equipo de investigación logró un nivel de durabilidad que permite que el generador mantenga su rendimiento sin pérdidas incluso después de 10.000 o más curvaturas repetidas.
Dr. Hyekyoung Choi de KERI dijo: «Los investigadores del equipo no sólo tienen la experiencia para desarrollar materiales termoeléctricos de alto rendimiento, sino también tecnología de modularización para la recolección de energía y tecnología para dispositivos estables y autoalimentados», agregó: «Con esta investigación de convergencia , pudieron «Creamos sinergias y consideramos todo, desde el desarrollo de tecnología central hasta pruebas y aplicaciones del mundo real».
Se espera que este logro atraiga una amplia atención en el campo de la IoT y los dispositivos portátiles basados en IA. Los dispositivos portátiles existentes tenían la desventaja de que debían disponer de una fuente de alimentación independiente, como por ejemplo una batería. Sin embargo, con la tecnología de recolección de energía térmica de KERI, se pueden conectar fácilmente al cuerpo para generar electricidad utilizando el calor del cuerpo e incluso proporcionar energía directamente a través del módulo corporal. También se puede aplicar al campo médico de próxima generación.
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