Termoelectricidad en redes de nanotubos de carbono

Por Francisco R. Villatoro, el 12 abril, 2016. Categoría(s): Ciencia • Física • Nanotecnología • Noticias • Physics • Science

Dibujo20160406 Thermoelectrics Carbon nanotubes get high nenergy201637-f1

Un material termoeléctrico permite generar electricidad a partir de una diferencia de temperatura. Una red de nanotubos de carbono semiconductores con una distribución de quiralidad controlada muestra un efecto termoeléctrico muy intenso, mayor de 340 µW/(m K²). Los fonones son los responsables de la termoconductividad en este nanomaterial.

Se esperan muchas aplicaciones en el campo de las energías renovables, destacando el desarrollo de sistemas flexibles y ligeros para la alimentación eléctrica que se puedan incorporar en los tejidos de la ropa. Parece un sueño, pero no está tan lejano. Tu propio calor corporal podría alimentar de electricidad tus dispositivos móviles. El artículo es Azure D. Avery, Ben H. Zhou, […] Andrew J. Ferguson, «Tailored semiconducting carbon nanotube networks with enhanced thermoelectric properties,» Nature Energy 1: 16033 (04 Apr 2016), doi: 10.1038/nenergy.2016.33;

Dibujo20160411 unit cells of single-walled carbon nanotubes semiconducting nature energy

Recuerda que las propiedades eléctricas de los nanotubos de carbono de una sola capa dependen de su geometría, es decir, su diámetro y su ángulo de quiralidad (llamado helicidad). La geometría se especifica con los dos índices de Hamada (n, m). El radio del nanotubo está dado por R = (n²+m²+n m) a/(2π) y su helicidad por cos θ = (n+m/2)/√(n²+m²+n m), donde 0º ≤ θ ≤ 30º. Los nanotubos más populares se llaman armchair y tienen n=m, luego su helicidad es 0º; también son populares los de tipo zigzag, con m=0 y helicidad 30º. El nuevo trabajo usa nanotubos semiconductores con 0º < θ < 30º.

Dibujo20160411 micromachined suspended silicon nitride thermal isolation nature energy

El gran problema de los dispositivos basados en nanotubos de carbono es la necesidad de colocarlos en una configuración geométrica muy precisa. En el nuevo trabajo en Nature Energy se usan redes de nanotubos de carbono cuya distribución espacial es irregular (no controlada). Por supuesto, es necesario controlar el tipo de nanotubos de carbono, que deben ser semiconductores con quiralidad bien definida. Sus índices de Hamada son (7,5), (10,8), (10,0) y (16,0). Más allá de esta restricción no es necesario controlar en detalle su configuración geométrica. Gracias a ello esta tecnología promete ser aplicable a escala industrial. Quizás no falte mucho para que nuestro propio calor corporal alimente de electricidad a nuestra ropa inteligente y otros dispositivos móviles que llevemos con nosotros.

 

 



Deja un comentario