Los investigadores del Instituto de Nanomateriales de Clemson (CNI) están un paso más cerca de alimentar el mundo de forma inalámbrica utilizando triboelectricidad, una fuente de energía verde
Hace aproximadamente un año, un equipo de físicos del CNI inventó el nanogenerador triboeléctrico ultra simple (U-TENG). U-TENG hecho de plástico y cinta es un pequeño dispositivo que genera electricidad a partir del movimiento y la vibración. Al aplaudir o golpear con los pies, generó voltaje que luego es recibido por un circuito externo y se almacena en el condensador o la batería hasta que se carga.
Aproximadamente nueve meses después, los investigadores publicaron un artículo en la revista Advanced Energy Materials, que afirmaba que fabricaron un TENG o W-TENG inalámbrico. El W-TENG también es elaborado por los mismos investigadores de U-TENG. En W-TENG, el plástico se reemplaza por grafeno (una sola capa de grafito de plomo) y ácido poliláctico (PLA). El PLA es mejor para separar cargas positivas y negativas, pero no para conducir electricidad, debido a que los investigadores lo emparejaron con grafeno. La cinta Kapton, que es el material que absorbe la electricidad de U-TENG, se intercambia con teflón en W-TENG.
Después de obtener grafeno mediante el proceso de "sonicación" y fibra PLA y llenarlo en una impresora 3-D, hicieron con éxito el W-TENG.
“Usamos teflón porque tiene muchos grupos de flúor que son altamente electronegativos, mientras que el grafeno-PLA es altamente electropositivo. Esa es una buena manera de yuxtaponer y crear altos voltajes ”, dijo Ramakrishna Podila, autor correspondiente del estudio y profesor asistente de física en Clemson.
W-TENG puede generar un máximo de 3.000 voltios, lo que es suficiente para alimentar 25 tomas estándar o un monitor LCD. Debido a que tiene alto voltaje, W-TENG genera un campo eléctrico a su alrededor que puede detectarse de forma inalámbrica. Por tanto, la electricidad inalámbrica se puede almacenar en condensadores y baterías.
“No solo puede proporcionarle energía, sino que también puede usar el campo eléctrico como un control remoto accionado. Por ejemplo, puede tocar el W-TENG y usar su campo eléctrico como un 'botón' para abrir la puerta de su garaje, o puede activar un sistema de seguridad, todo sin batería, de forma pasiva e inalámbrica ”, dijo Sai Sunil Mallineni, el primer autor del estudio y Ph.D. estudiante de física y astronomía.
W-TENG tiene abundantes aplicaciones como en el espacio exterior, en medio del océano o incluso en el campo de batalla. “Varios países en desarrollo requieren mucha energía, aunque es posible que no tengamos acceso a baterías o tomas de corriente en tales entornos, y hay un uso filantrópico definido para la invención del equipo”, dijo Podila. "El W-TENG podría ser una de las formas más limpias de generar energía en estas áreas".
El equipo de investigadores es nuevamente guiado por Mallineni, en el proceso de patentar el W-TENG a través de la Clemson University Research Foundation. El profesor Apparao Rao, director del Clemson Nanomaterials Institute, conversó con socios industriales para integrar el W-TENG en la aplicación energética.
Además, antes de comenzar la producción industrial, Podila dijo que se deben realizar más investigaciones para intercambiar el teflón con un material electronegativo más ecológico. Yongchang Dong, otro estudiante de CNI, dirigió el trabajo sobre demostración de MXene-TENG que se publicó en un artículo en la revista Nano Energy cerca de noviembre de 2017. Herbert Behlow y Sriparna Bhattacharya de CNI también colaboran con estos estudios.
¿El W-TENG tendrá un impacto en el ámbito de las energías renovables alternativas? Rao dijo que se reducirá a la economía.
“Solo podemos llevarlo tan lejos como científicos; la economía debe funcionar para que el W-TENG tenga éxito ”, dijo Rao.