Más sobre la nanodinamita: Energía eléctrica gracias a la combustión oscilatoria en nanotubos de carbono recubiertos

César “Nanodinamita: energía a nanoescala,” @EDocet, 12 Feb. 2012, nos cuenta que “al recubrir un nanotubo con nitrocelulosa y prender un extremo se origina una onda de combustión que se transmite cuatro órdenes de magnitud más rápido de lo que lo haría en el combustible sólo. Esta onda de combustión se convierte además en una onda termoeléctrica porque transmite energía de un lugar a otro acoplándose con los portadores eléctricos del nanotubo, haciendo que se muevan a lo largo del tubo y creando con ello una corriente eléctrica muy grande en relación a la masa del sistema. Estamos hablando de densidades de potencia del orden de 7.000 W/kg, cuatro veces más que las mejores baterías ion-litio disponibles.” Este extracto me ha traído a la memoria mis propios trabajos sobre ondas de combustión en medios unidimensionales. Aunque he de confesar que yo nunca pensé que estas ecuaciones pudieran aplicarse al estudio de la propagación de llamas en nanotubos de carbono recubiertos de un material inflamable y mucho menos aún que permitieran obtener energía eléctrica por el acoplamiento no lineal entre la reacción química exotérmica y la conducción eléctrica en el nanotubo.

Estas ecuaciones unidimensionales son un ejercicio habitual en asignaturas de métodos numéricos aplicados a problemas térmicos (yo he impartido una durante muchos años). Yo les pedía a mis alumnos que desarrollaran un método numérico para resolverlas en Matlab. Sin embargo, los autores del artículo técnico del que están extraídas han utilizado el simulador de multifísica COMSOL (Joel T. Abrahamson, Wonjoon Choi, Nicole S. Schonenbach, Jungsik Park, Jae-Hee Han, Michael P. Walsh, Kourosh Kalantar-zadeh, and Michael S. Strano, “Wavefront Velocity Oscillations of Carbon-Nanotube-Guided Thermopower Waves: Nanoscale Alternating Current Sources,” ACS Nano 5: 367–375, 2011). Este artículo compara los resultados numéricos con medidas experimentales para el dispositivo que abre esta entrada, un “pilar” de varios nanotubos de carbono recubierto de un material inflamable, lo que permite que los alumnos comparen sus resultados numéricos con resultados experimentales.

La verdad es que me sorprende que a alguien se le halla ocurrido recubrir un grupo de nanotubos y encenderlos como si fueran una cerilla. Un artículo anterior de los mismos autores hizo lo mismo recubriendo un electrodo de alúmina y obtuvieron este vídeo de youtube (Sumeet Walia, Rodney Weber, Kay Latham, Phred Petersen, Joel T. Abrahamson, Michael S. Strano, Kourosh Kalantar-zadeh, “Oscillatory Thermopower Waves Based on Bi2Te3 Films,” Advanced Functional Materials 21: 2072–2079, June 7, 2011). En dichos electrodos observaron estas ondas oscilatorias que producen picos de tensión. Quizás pensaron que sería bueno tratar de hacer lo mismo con un nanohilo conductor y qué mejor que un grupo de nanotubos de carbono.

Ya se sabe que lo nano vende y mucho, pero vende más con un “nanotítulo.” Los autores han demostrado, además de una desbordante imaginación, un buen márketing del título al titular “Nanodinamita” el artículo que ha sido objeto de la entrada de César @EDocet (M.S. Strano, K. Kalantar-Zadeh, “NanoDYNAMITE,” IEEE Spectrum 48: 44-49, 2011). Si algún día se logran desarrollar baterías comerciales de nanodinamita (ahora mismo se gasta más energía en fabricar este dispositivo que la que se obtiene del mismo) es muy posible que ronde por la mente de mucha gente el conceder un Premio Nobel de Física a estos investigadores. Ya se sabe que Alfred Nobel inventó la dinamita y sería un bonito homenaje premiar a la “nanodinamita.”

Esta entrada es una participación de La Ciencia de la Mula Francis en la VII Edición del Carnaval de la Tecnología organizada por Zemiorka, que complementa la entrada de César @EDocet.


2 Comentarios

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karmaikelkarmaikel

Compañero, revisa el haya- halla de debajo de la foto y borra este comentario!

Un blog genial, me encante :-)

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