Refrigeradores termoeléctricos de rápida respuesta y fiabilidad

   Los dispositivos termoeléctricos convierten calor en energía eléctrica y viceversa, es decir, corriente eléctrica en refrigeración. En la industria y locomoción de hoy en día, se producen muchas pérdidas de energía en forma de calor residual (motores, hornos, centrales térmicas y nucleares, etcétera). Los generadores termoeléctricos pueden aprovechar dicho calor y transformarlo en energía eléctrica aumentando así la eficiencia del proceso, lo que evitaría mayor consumo de combustibles contaminantes.

   Por otro lado, estos dispositivos pueden utilizarse como refrigeradores termoeléctricos, que no necesitarían de partes móviles, permitiendo su integración en casi cualquier superficie. Asimismo, no requieren de ningún intercambiador de calor gaseoso como en los refrigeradores domésticos convencionales, perjudiciales para la capa de ozono. El uso de refrigeradores termoeléctricos se va generalizando día a día, conforme se descubren nuevos materiales y se investigan nuevos diseños, abarcando, por ejemplo, desde refrigeración en trasplantes de órganos hasta microchips y elementos fotónicos de uso en telecomunicaciones y cirugía.

Esquema de un refrigerador termoeléctrico donde se genera un flujo de calor mediante una corriente eléctrica. / UNIOVI

   Un grupo de investigadores de la Universidad de Oviedo han diseñado una línea de fabricación híbrida de procesos de deposición electroquímica y de microestructuración fotolitográfica, que permite fabricar dispositivos altamente funcionales de forma muy controlada. En particular, se han conseguido fabricar dispositivos de tamaño micrométrico para su implementación en microchips de telecomunicaciones, donde la temperatura debe controlarse de forma muy precisa mediante un dispositivo estable en el tiempo.

   Las principales novedades del estudio, publicado recientemente y en portada de la revista Nature Electronics, residen en la alta calidad de los dispositivos fabricados, debido a que se ha logrado reducir notablemente las resistencias eléctricas de los contactos (lo cual limita la eficiencia de la mayoría de los dispositivos actuales de este tipo), se ha conseguido una alta densidad de empaquetamiento (en torno a 5000 elementos por centímetro cuadrado), y se ha demostrado su durabilidad de funcionamiento, tanto en modo pulsado como continuo, durante más de 30 días y sin detectar ningún deterioro.

FUENTE:  UNIOVI
 

Grafeno y cobalto para crear nuevos dispositivos electromagnéticos

   Una de las últimas tecnologías para codificar de forma digital la información es la ‘espín-orbitrónica’, que no solo explota la carga del electrón (electrónica) y su espín (espintrónica), sino también la interacción de este con su órbita, que ofrece multitud de propiedades relevantes en magnetismo.

   Un equipo europeo liderado por el instituto IMDEA Nanociencia ha desarrollado un dispositivo fabricado con películas apiladas de grafeno (una sola capa atómica de grafito) colocado sobre un material ferromagnético: el cobalto, dispuesto a su vez sobre una capa de platino con una determinada orientación cristalográfica. Los detalles se publican en la revista Nano Letters.

Esquema de las películas apiladas de grafeno, cobalto (Co) y platino (Pt) con los vectores de interacción magnética. / Adrián Gudín, Paolo Perna, IMDEA Nanociencia (Nano Letters)

 

   Las dos propiedades magnéticas que se consiguen son una mejora en la anisotropía magnética del cobalto (sus espines se orientan preferentemente en una determinada dirección), y una fuerte interacción llamada Dzyaloshinskii-Moriya, que permite la presencia de unas estructuras magnéticas quirales de tamaño nanometrico denominadas skyrmions.

  Los skyrmions, son muy estables y actúan como portadores de información binaria mientras viajan por el canal de grafeno. Al pasar a través de dos contactos eléctricos, cada skyrmion produce un cambio en la respuesta eléctrica que se puede decodificar en ceros y unos.

Principio de funcionamiento de la memoria basada en grafeno y skyrmions pasando. / IMDEA Nanociencia

    

   De esta manera, se podrán fabricar dispositivos magnéticos espín-orbitrónicos, como memorias magnéticas o sensores mucho más rápidos y más densos que los actuales, y con un consumo energético mucho más reducido.

FUENTE:  SINC

Cambios en el Sistema Internacional de Unidades: kilo, amperio, kelvin y mol se redefinen

   La Conferencia General de Pesas y Medidas ha modificado las definiciones de kilogramo, amperio, kelvin y mol. Estas unidades fundamentales quedarán a partir de ahora referidas a constantes físicas universales.

   Asimismo, se han adaptado las definiciones del segundo, el metro y la candela para alinearlas con las nuevas. Las definiciones revisadas entrarán en vigor el Día Mundial de la Metrología, 20 de mayo de 2019.

Imagen de un Amperímetro

   Este cambio no afectará a nuestra vida diaria. Las nuevas definiciones revisadas se basan en la constante de Planck, la constante de Boltzman, la carga elemental y la constante de Avogadro. De esta manera, las unidades de masa (kilogramo, kg), intensidad de corriente eléctrica (amperio, A), temperatura (kelvin, K) y cantidad de materia (mol) se definen en relación a magnitudes inherentemente estables.

   Las constantes se han elegido de forma que las definiciones revisadas no deban modificarse ante futuras mejoras en las tecnologías que se emplean para sus mediciones.

   El uso de constantes naturales para definir las unidades de medida permitirá a la comunidad científica y a la industria obtener sus mediciones con mayor exactitud.

•  El kilogramo se definirá en términos de la constante de Planck, para garantizar su estabilidad a largo plazo. Hasta ahora se definía como la masa que tiene el prototipo internacional que se guarda en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas en Sèvres (Francia).

• El amperio y otras unidades eléctricas, en sus actuales realizaciones prácticas al más alto nivel metrológico, obtendrán la total consistencia de los métodos con sus definiciones. 

• El kelvin se redefinirá sin causar un efecto inmediato en la práctica de la medición de la temperatura.

• El mol se redefinirá con respecto a un número específico de entidades (átomos o moléculas) y ya no dependerá de la unidad de masa, el kilogramo.  

   Las otras tres unidades, el metro, el segundo y la candela, ya se definían en relación a otras constantes, como la velocidad de la luz, la transición hiperfina del estado fundamental no perturbado del átomo de cesio 133 y la eficacia luminosa.

FUENTE:  SINC

Un LED de ‘arena’ produce luz blanca como la del sol

   Los LED actuales pueden llegar a ser perjudiciales para la retina humana, especialmente para los niños, debido al alto contenido de luz azul que desprenden, ademas de causar un impacto negativo en la química de nuestro cerebro.

 

   Ahora un equipo de investigadores españoles formado por Rubén Costa del Instituto IMDEA Materiales de Madrid, Elena Lalinde y Jesús Berenguer de la Universidad de la Rioja, junto a Javier García de la Universidad de Alicante, han logrado fabricar un LED con nanopartículas de silíce luminiscentes, un material derivado de la arena, capaz de emitir luz similar a la del sol. Su aportación fundamental es la producción de luz blanca, que destaca por su estabilidad, excelente calidad y no dañar la vista.

Arena emisora blanca basada en nanopartículas de sílice (derecha) y el encapsulado para LED preparado con este material (izquierda). / IMDEA Materiales

   Al eliminar la luz azul, esta arena evita los riesgos para la salud de los LED actuales. El desarrollo de nuevas nanopartículas de sílice que emiten luz es uno de los campos más competitivos y con más aplicaciones en la investigación de nuevas fuentes de luz artificial.

LED blanco fabricado con un filtro de color basado en arena emisora blanca. / IMDEA Materiales

   Estos nuevos led, además de reducir el impacto negativo sobre la vista, pueden fabricarse de forma más respetuosa con el medio ambiente al poder sustituir los actuales filtros de color basados en tierras raras como el itrio, cuya extracción y explotación causa importantes efectos negativos sobre el medio ambiente.

   El trabajo de este equipo de investigadores españoles se ha publicado en la revista Materials Horizons, una de las revistas científicas internacionales más importante en el campo de las aplicaciones de nuevos materiales.

FUENTE:  SINC

"ELECTRÓNICA DIGITAL COMBINACIONAL, Diseño,Teoría y práctica"

   "ELECTRÓNICA DIGITAL COMBINACIONAL" es un manual de 300 páginas realizado por Ángel Agustín Olivier, que desgrana en 6 capítulos toda la electrónica digital combinacional. Incluyendo teoría, diseño y práctica, ya que se incluyen 10 practicas de laboratorio.

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Robot humanoide PLEN2 open source

   PLEN2 es un robot humanoide de código abierto que podemos construirnos en casa si disponemos de una impresora 3D y deseamos aumentar nuestros conocimientos tanto en electrónica como en programación.

   Este pequeño robot de apenas 20 cm de altura y 600 gr. de peso, es capaz de transportar pequeños objetos, bailar, jugar al fútbol e incluso patinar, entre otras muchas cosas.

Imagen del robot humanoide PLEN2

 

   PLEN2 esta dotado de una placa de control, 18 servomotores, sensor de movimiento de 6 ejes y modulo Bluetooth. La placa de control es totalmente compatible con Arduino y con la plataforma RT middleware, un estándar en la fabricación de robots.

Despiece de PLEN2

 

   PLEN2 se puede controlar tanto desde aplicaciones android e iOS con nuestro móvil, como desde nuestro PC. Pero lo mejor de este pequeño robot humanoide de código abierto, es que podemos modificar su aspecto libremente, añadirle sensores para mejorar sus funcionalidades o cualquier cosa que se nos ocurra. 

   En el siguiente vídeo podemos ver a PLEN2 en acción, mostrando algunas de sus muchas habilidades.

 

   Podemos descargar todos los archivos del robot PLEN2 desde la siguiente web:

https://github.com/plenprojectcompany/PLEN2

  Y también podemos comprar todos los componentes de PLEN2, o el robot completamente ensamblado en la web oficial del proyecto: 

https://plen.jp/wp/en/

Libro "Arduino Programming Notebook" (Edición española)

   Volvemos de las vacaciones de verano con un nuevo manual "Arduino Programming Notebook" es un manual de consulta rapida para iniciarse en el mundo de la programación de las placas Arduino.

   Su autor Brian W. Evans incluye en este manual la descripción de los comandos más usuales y la sintaxis del lenguaje de programación utilizado por Arduino, además de ilustrarlo con variados ejemplos de código.

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Un nuevo nanomaterial español para el almacenamiento de energía

   Científicos de la Universidad Autónoma de Madrid han descubierto un material en forma de láminas de espesor atómico, denominado antimonene. Tiene una estructura similar a la del grafeno, pero en lugar de átomos de carbono está compuesto por átomos de antimonio. Los resultados son prometedores para el desarrollo de dispositivos de almacenamiento energético más eficientes.    

   El antimonene presenta unas increíbles propiedades para el almacenamiento de energía, siendo empleado este material para la fabricación de supercondensadores. 

  Los supercondensadores son unos dispositivos capaces de almacenar grandes cantidades de energía eléctrica en forma de cargas electrostáticas y cederla rápidamente en el momento que sea necesario. Su funcionamiento se fundamenta en la separación de cargas eléctricas (positivas y negativas).

Esquema de funcionamiento de un supercondensador fabricado con láminas de antimonene, simulando que forman parte del motor del típico autobús Londinense. Imagen creada por los autores del trabajo. / UAM

   Aunque el funcionamiento y la utilización de los supercondensadores no es tan conocido como el de las pilas o baterías, su uso esta cada vez más extendido. Entre las aplicaciones más populares está su uso en motores eléctricos de vehículos híbridos, al igual que en hospitales y ascensores (como generadores de emergencia ante caídas de red eléctrica).

    En un futuro próximo, el antimonene podría ser un elemento clave para el desarrollo de algunos dispositivos de uso cotidiano, como motores de vehículos eléctricos o baterías de larga duración de pequeños dispositivos electrónicos.

FUENTE:  UAM Y SINC 

Libro ABC: Arduino Basic Connections

   ABC: Arduino Basic Connections es una colección de diagramas de conexión con un diseño claro y facil de entender, que nos enseñará cómo conectar adecuadamente casi cualquier dispositivo a nuestra placa compatible con Arduino. Incluye sensores, teclados, pantallas LCD, led, matrices led, pulsadores, reles, motores y un largo etc.

 

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Logran mejorar el rendimiento de los led de luz blanca

  Investigadores de la Universidad Jaume I, en Castellón, han logrado mejorar el rendimiento de los dispositivos led de luz blanca utilizando los denominados puntos cuánticos. El avance se podrá aplicar en futuros LED, más económicos y eficientes, destinados a iluminar las pantallas de alta definición.

   Los puntos cuánticos (QD, por sus siglas en inglés) son partículas semiconductoras muy pequeñas, de solo unos pocos nanómetros, de gran interés en nanotecnología por sus propiedades ópticas y electrónicas distintas a las de las partículas grandes.

LED blancos con la combinación de puntos cuánticos de distintos colores. / UJI

  Este estudio se basa en el desarrollo de una tecnología de LED que utiliza puntos cuánticos para una emisión de luz con colores más puros, lo que ofrece una mayor definición de imagen en las pantallas. El color con el que emiten los puntos cuánticos depende de su tamaño y puede ser controlado en los procesos de síntesis química. Así se han preparado LED con puntos cuánticos con emisión en azul, verde, naranja y rojo para formar, finalmente, LED blancos con la combinación de puntos cuánticos de distintos colores. 

   El objetivo final de la investigación es avanzar en la evolución de los LED, a la vez que conseguir dispositivos de luz más económicos, menos contaminantes y que presentan una eficiencia energética más elevada. Se estima que entre un 15 y un 20% de la energía mundial se dedica a la iluminación; en consecuencia, obtener fuentes de luz más baratas y eficientes resulta una contribución fundamental de cara al ahorro energético y al cuidado de nuestro planeta.

FUENTE:  Universitat Jaume I y SINC

 

Un giro ‘mágico’ dota de superconductividad al grafeno

   Cuando se coloca una capa de grafeno encima de otra con un ángulo de rotación de 1,1 grados, las propiedades electrónicas del sistema se asemejan a las de algunos materiales superconductores. El avance, que algún día podría aplicarse en transistores superconductores y computación cuántica, lo acaba de presentar el físico español Pablo Jarillo y otros científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts, en EE UU.

Cuando se giran dos capas de grafeno con el ángulo mágico (1,1 grados) el sistema resultante actúa como los materiales superconductores no convencionales. / Yuan Cao y Pablo Jarillo-Herrero

   

   Los trabajos se centran en la extraña superconductividad que ofrece un sistema sencillo de dos láminas de grafeno cuando se las gira de una forma especial: con el llamado ‘ángulo mágico’ , que en el caso de este material es de 1,1 grados. De acuerdo con la primera teoría de la superconductividad, propuesta en 1957, ciertos materiales (como los óxidos de cobre) pueden conducir electricidad sin resistencia eléctrica. Sin embargo, otros materiales muestran la llamada superconductividad no convencional, que no puede explicarse mediante esta teoría. El comportamiento de estos últimos lleva desconcertando a los físicos desde hace décadas.

   Respecto a las posibles aplicaciones de este avance, el físico español comenta: “Aún no sabemos para que servirán estos dispositivos, pero existe la posibilidad de que puedan dar lugar a nuevos transistores superconductores, que quizá encuentren aplicación en computación cuántica. En cualquier caso, para mi grupo, la motivación principal es la curiosidad intelectual, el hecho de que esta nueva plataforma pueda ayudar a generar nuevo conocimiento”.

FUENTE:  SINC

130 Problemas de Electrónica Básica resueltos

   "Problemas de Electrónica Básica" es una recopilación de 130 problemas con soluciones sobre diferentes temas de Electrónica Básica, que ha sido elaborado por Juan Antonio Jiménez Tejada y Juan Antonio López Villanueva del Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Granada.

   Gran parte de estos problemas han sido propuestos en exámenes de asignaturas de iniciación a la Electrónica en diferentes titulaciones de la Universidad de Granada.

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Los diez grandes retos de la robótica

   “Un robot no hará daño a los humanos, tiene que cumplir sus órdenes y debe proteger su propia existencia sin que entre en conflicto con lo anterior”. Estas son las tres leyes de la robótica que estableció Isaac Asimov para sus novelas de ciencia ficción hace más de medio siglo.

   Ahora, un grupo internacional de expertos ha identificado los diez grandes retos a los que se enfrenta la robótica, un decálogo de obstáculos a superar que, si se consigue, tendrá un enorme impacto científico, político y socioeconómico en nuestra sociedad en los próximos cinco o diez años. El estudio, publicado en la revista Science Robotics, se basa en un cuestionario on line abierto al público a finales del año pasado.

Los diez grandes retos de la robótica. El círculo interior incluye los desafíos más centrales a la hora de construir y mejorar robots, mientras que los conceptos más aplicados y periféricos se muestran más alejados del centro. La robótica social y médica se representa en otros campos más grandes de aplicaciones robóticas. / Yang et al., Sci. Robot

1. El primer desafío seria poder conseguir materiales y esquemas de fabricación innovadores para crear una nueva generación de robots multifuncionales, eficientes en el uso de energía, que ejecuten sin fallos sus tareas y tan autónomos como los organismos biológicos.

2. Estos también han inspirado la fabricación de robots biohíbridos y bioinspirados. Algunos de los objetivos son trasladar los principios fundamentales de los seres vivos a las reglas de diseño en ingeniería, así como lograr integrar componentes vivos en estructuras sintéticas.

3. Otro reto importante es cómo obtener energía suficiente y duradera para mover las máquinas. Para ello hacen falta nuevas fuentes energéticas, tecnologías de batería que ayuden a resolver el problema y sistemas que permitan operar a los robots móviles durante mucho tiempo.

4. La creación de enjambres de robots colaborativos, que conformen unidades modulares más simples y menos costosas que los robots más grandes, pero que lleguen a ser tan eficaces como ellos en la ejecución de tareas.

Robot blando con forma de pulpo, y enjambre de robots. / R. Truby et al.-Univ. de Harvard/J. Law-Univ. de Sheffield

5. La creación de robots capaces de navegar y explorar en entornos extremos apenas conocidos, como las profundidades marinas. En esos ambientes hostiles la habilidad para adaptarse, recuperarse de los fallos y aprender es esencial.

6. El aprendizaje, el aprender a aprender: la inteligencia artificial (IA) aplicada a la robótica, donde también se investiga el reconocimiento avanzado de patrones y el razonamiento basado en modelos, además de tratar de generar inteligencia con sentido común.

7. En el ámbito de la biomedicina, las interfaces cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés) son otro de los campos en los que habrá que avanzar para controlar sin fisuras las neuroprótesis, los dispositivos de estimulación eléctrica funcional y los exoesqueletos.

8. Otra de las metas es que en la denominada robótica médica se adquieran niveles cada vez más altos de autonomía de las máquinas, así como desarrollar una microrobótica ajustada a las demandas reales de los pacientes sin olvidar en ningún caso los temas legales y éticos.

Robots integrados en la sociedad de los humanos

Uno de los grandes retos de la robótica es la interacción social, para que las máquinas asuman la complejidad de los humanos, incluyendo sus conocimientos, creencias, deseos y emociones. / Yang et al., Sci. Robot

9. Estos también estarán presentes en otro gran reto: la adecuada interacción social de los robots para tratar que comprendan las complejas dinámicas sociales humanas, las normas morales y que se puedan integrar verdaderamente en nuestra vida social, mostrando empatía y comportamientos sociales naturales.

10. De hecho, el desafío final es abordar las cuestiones éticas y de seguridad en las innovaciones robóticas, que, según los investigadores, deben aplicarse en las políticas y las normas sociales lo antes posible, mientras que las tecnologías aún son incipientes.

   Los autores reconocen que quedan otros ‘subtemas’ pendientes, pero consideran que los incluidos en su decálogo son los más importantes. Y respecto al creciente miedo social sobre una posible toma de control por parte de los robots, el autor principal, Guang-Zhong Yang, del Imperial College de Londres, recuerda: “Los humanos, y no la tecnología, son a la vez el problema y la solución, y seguirán siéndolo en el futuro".

FUENTE:  SINC

Libro en PDF "Principles of Electronics" de V.K. y Rohit Mehta

   El rápido avance de la tecnología electrónica, hace que su aprendizaje suponga un desafío formidable para el principiante. El libro "Principles of Electronics" de V.K. Mehta y Rohit Mehta, solo pretende simplificar el proceso de aprendizaje y así poder adquirir los conocimientos necesarios de la tecnología electrónica y de sus diferentes dispositivos, de una manera practica y sencilla.

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Células solares de tercera generación de perovskita

    La preocupación por el agotamiento de las energías tradicionales ha disparado la carrera por la búsqueda de energías alternativas. En el caso de las células solares, que convierten la luz del sol en energía eléctrica, se producen avances a contrarreloj. La evolución de este sector pasa, actualmente, por el campo de las perovskitas (materiales con una estructura cristalina similar a la de la perovskita o titanato de calcio, CaTiO₃). 

  En concreto, el uso de perovskitas híbridas orgánico-inorgánico de yoduro de plomo metilamonio (MAPbI₃) como material para construir células solares permite procesos de fabricación más simples y baratos a la par que ofrece una eficiencia similar a la de las células de silicio, que son las más utilizadas hasta ahora.

Los investigadores han estabilizado células solares de perovskita con el catión guanidinio. / UCO

   El último hito de esta carrera energética viene de la mano de una investigación conjunta entre la Universidad de Córdoba (UCO) y la universidad suiza Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, que ha conseguido estabilizar células solares de este tipo durante 1000 horas en un test de estrés (equivalente a 1333 días en condiciones normales). Esto supone casi cuatro años de vida útil para unas células más baratas e igual de eficientes que las anteriores basadas en silicio, según el estudio que publican en la revista Nature Energy.

  La estabilidad, que era el problema principal que presentaba la perovskita, se ha mejorado mediante la introducción de un catión (ión con carga positiva) de gran tamaño, el guanidinio. La inclusión de este catión,  obtenido a partir de la oxidación de la guanina (compuesto orgánico nitrogenado que se encuentra en la orina), es la innovación presentada por los investigadores Alexander D. Jodlowski, Gustavo de Miguel Rojas y Luis Camacho de la UCO. 

  El sector de la energía es vital tanto desde el punto de vista económico como el ambiental. El ahorro de energía que implica la producción de perovskita frente a la de silicio y por tanto de costes, junto con propiedades propias del material como la flexibilidad que permitiría poder realizar placas adaptables y no totalmente rígidas o la opción de ser totalmente reciclables; hace que este material se coloque en buena posición para relevar a las actuales células de silicio. Sobre todo, una vez solventado el problema de la estabilidad. 

FUENTE:  Universidad de Córdoba y SINC

 

Libro "100 IC Circuits" de Colin Mitchell

   En este libro gratuito de Colin Mitchell, el autor recopila alrededor de 100 proyectos interesantes utilizando circuitos integrados, lo que simplifica el número de componentes a utilizar para cada proyecto.

   Todos los proyectos presentados en el libro son circuitos útiles y sencillos, que podemos realizar por muy poco dinero.

   Además, al final del libro se proporciona una lista de algunos de los circuitos integrados o chips más comúnmente utilizados, para ayudar a identificar los pines y mostrar qué hay dentro de cada chip.

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FUENTE:  Talking Electronics
 

Libreria Proteus para simular placas de Arduino

   Con esta librería para el simulador Proteus, podremos simular proyectos con Arduino y algunas de sus versiones, como son Arduino UNO, Arduino UNO SMD, Arduino NANO, Arduino MEGA, Arduino LILYPAD y el sensor ultrasonico del tipo HC-SR04. En la siguiente imagen podemos ver todo lo que incluye esta librería.

   Para instalar esta librería es necesario tener instalado PROTEUS 7 en cualquiera de sus versiones o PROTEUS 8. Al descargar el archivo Library y descomprimirlo tendremos los siguientes archivos:

    Luego debemos copiar los archivos y pegarlos en la siguiente dirección:

• Para Proteus versión 7.X:

Windows de 32 bits:
C:\Program Files\Labcenter Electronics\Proteus 7 Professional\LIBRARY

Windows de 64 bits:
C:\Program Files(x86)\Labcenter Electronics\Proteus 7 Professional\LIBRARY

• Para Proteus versión 8.X:
  

C:\ProgramData\Labcenter Electronics\Proteus 8 Professional\LIBRARY