Carga sobre la marcha: ropa innovadora que convierte el calor en electricidad
Con el desarrollo de los wearables y la Internet de los objetos, cada vez es más importante disponer de una solución sostenible para alimentar dispositivos y sensores inalámbricos. Pueden utilizarse generadores termoeléctricos que convierten el calor residual en electricidad. Un equipo de investigación dirigido por Masakazu Nakamura, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara (NAIST) (Japón), trabaja en generadores termoeléctricos flexibles y portátiles. Esto se consigue con la ayuda de nanotubos de carbono (CNT) que se cosen en el tejido.
Los materiales termoeléctricos eficaces crean un voltaje debido a las diferencias de temperatura. Los nanotubos de carbono cumplen la mayoría de los requisitos necesarios. Su flexibilidad y alta resistencia mecánica también los convierten en una aplicación prometedora. Sin embargo, la elevada conductividad térmica de los CNT limita su rendimiento termoeléctrico. Para reducir la conductividad térmica, los tubos se dispersan en una solución y se combinan con otros materiales. El material resultante se utiliza para crear hilos mediante el proceso de hilatura húmeda. Sin embargo, los métodos de dispersión convencionales suelen enredar los filamentos nanométricos, lo que reduce su conductividad eléctrica y su rendimiento termoeléctrico.
En un estudio publicado en ACS Applied Nano Materials, Nakamura, junto con el estudiante de posgrado An N. Nguyen y otros representantes del NAIST desarrollaron un nuevo método de dispersión de CNT. Utilizando glicerina como dispersante y polioxietileno(50) estearil éter como tensioactivo (utilizado para mejorar las propiedades de extensión y humectación del líquido), los investigadores han producido un tejido aceptable para su uso.
“Estamos introduciendo un método de bajo coste, rápido y respetuoso con el medio ambiente para desarrollar dispositivos termoeléctricos de tipo textil, flexibles y ponibles”, afirma Nakamura.
La glicerina tiene una alta viscosidad, lo que la convierte en un medio excelente para la dispersión uniforme, y el tensioactivo evita la acumulación de CNT en la dispersión. Los tensioactivos con grupos de oxietileno también impiden la transferencia de calor.
La concentración de tensioactivos es crucial, ya que afecta tanto a la conductividad térmica como a la eléctrica de la dispersión. El proceso, que sólo duró tres horas y utilizó productos químicos respetuosos con el medio ambiente, produjo un hilo de CNT con haces bien alineados de 8 nm de diámetro con un tensioactivo entre ellos. La alineación de los CNT suele aumentar la conductividad eléctrica y térmica. Sin embargo, colocando moléculas de tensioactivo entre las vigas, los investigadores consiguieron suprimir la transferencia de calor. Así pues, el nuevo enfoque propuesto es prometedor para mejorar las características termoeléctricas de los nanotubos de carbono y los materiales fabricados con ellos, desde filamentos hasta películas y estructuras a granel.
