Los nanogeneradores de grafeno inducidos por láser podrían impulsar futuros dispositivos portátiles.
Los dispositivos portátiles que recolectan energía del movimiento no son una idea nueva, pero un material creado en la Universidad Rice puede hacerlos más prácticos.
El laboratorio de Rice del químico James Tour ha adaptado el grafeno inducido por láser (LIG) en pequeños dispositivos libres de metal que generan electricidad.
Al igual que frotar un globo en el cabello, poner los compuestos LIG en contacto con otras superficies produce electricidad estática que se puede usar para alimentar dispositivos.
Gracias al efecto triboeléctrico, mediante el cual los materiales se cargan a través del contacto.
Cuando se juntan y luego se separan, se acumulan cargas en la superficie que pueden canalizarse hacia la generación de energía.
En experimentos, los investigadores conectaron una tira plegada de LIG a una cadena de diodos emisores de luz y descubrieron que al tocar la tira se producía suficiente energía para hacer que destellaran.
Una pieza más grande de LIG incrustada dentro de un flip-flop permite al usuario generar energía con cada paso, ya que el contacto repetido del compuesto de grafeno con la piel produce una corriente para cargar un pequeño capacitor.
“Esta podría ser una manera de recargar pequeños dispositivos simplemente utilizando el exceso de energía de los golpes del talón durante la marcha, o los movimientos de los brazos contra el torso”, dijo Tour.
LIG es una espuma de grafeno producida cuando los productos químicos se calientan en la superficie de un polímero u otro material con un láser, dejando solo escamas interconectadas de carbono bidimensional.
El laboratorio elaboró LIG con poliimida común, pero extendió la técnica a las plantas, alimentos, papel tratado y madera.
El laboratorio convirtió la poliimida, el corcho y otros materiales en electrodos LIG para ver qué tan bien producían energía y resistían el desgaste.
Obtuvieron mejores resultados de los materiales en los extremos opuestos de la serie triboeléctrica, lo que cuantifica su capacidad para generar carga estática por electrificación de contacto.
En la configuración de plegado, la LIG de la poliimida tribo-negativa se pulverizó con un recubrimiento protector de poliuretano, que también sirvió como material tribo-positivo.
Cuando se juntaron los electrodos, los electrones se transfirieron a la poliimida del poliuretano.
El contacto posterior y la separación condujeron las cargas que podrían almacenarse a través de un circuito externo para reequilibrar la carga estática acumulada.
La LIG plegable generó aproximadamente 1 kilovoltio y se mantuvo estable después de 5,000 ciclos de flexión.
La mejor configuración, con electrodos de compuesto de poliimida-LIG y aluminio, produjo voltajes superiores a 3,5 kilovoltios con una potencia máxima de más de 8 milivatios.
“El nanogenerador integrado en un flip-flop fue capaz de almacenar 0,22 milijulios de energía eléctrica en un condensador después de una caminata de 1 kilómetro”, dijo el investigador postdoctoral de Rice, Michael Stanford, autor principal del artículo.
“Esta tasa de almacenamiento de energía es suficiente para alimentar sensores y dispositivos electrónicos con movimiento humano”.
Fuente: Rice University
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