Científicos españoles crean un papel que convierte el calor en electricidad

   Los materiales termoeléctricos, capaces de transformar el calor en electricidad, son muy prometedores a la hora de convertir el calor residual en energía eléctrica, ya que permiten aprovechar una energía difícilmente utilizable que, de otro modo, se perdería.

Papel flexible termoeléctrico de celulosa bacteriana y nanotubos de carbono. / ICMAB-CSIC

   Investigadores del CSIC han logrado crear una celulosa con bacterias sintetizadas en laboratorio que convierte el calor residual en energía eléctrica. Estos dispositivos podrían usarse en sensores para internet de las cosas, en tecnología wearable y aislamiento térmico inteligente, entre otras aplicaciones.

   El dispositivo está compuesto de celulosa producida en laboratorio por unas bacterias, con pequeñas cantidades de un nanomaterial conductor compuesto por nanotubos de carbono, obtenendose un material mecánicamente muy resistente, muy flexible y deformable, gracias a las fibras de celulosa, y con una elevada conductividad. Pudiendo controlar el grosor, el color e incluso la transparencia del material.

Un investigador mostrando el material termoeléctrico hecho de celulosa bacteriana con nanotubos de carbono. El color negro viene dado por los nanotubos, ya que la celulosa sola es transparente. / del ICMAB-CSIC

   Además tiene una estabilidad térmica superior a los materiales termoeléctricos basados ​​en polímeros sintéticos, lo que permite llegar hasta los 250 ºC. No utiliza elementos tóxicos, y se puede reciclar fácilmente la celulosa, degradándola mediante un proceso enzimático que la convierte en glucosa. Así, se recuperan al mismo tiempo los nanotubos de carbono, que son el elemento más costoso del dispositivo, esto hace que su producción resulte sostenible y respetuosa con el medio ambiente.

FUENTE:  SINC

Circuitos electrónicos inmunes a la humedad gracias al grafeno

   Científicos suecos han comprobado que cuando el grafeno se une al metal de los circuitos electrónicos, la resistencia de contacto (la parte de la resistencia total de un material debida al contacto imperfecto en la interfaz) no se ve afectada por la humedad.

Esquema del dispositivo de grafeno con una resistencia de contacto no alterada por las moléculas de agua que adsorbe el material. / Anderson D. Smith

   Esto hará la vida más fácil para los diseñadores de sensores, ya que no tendrán que preocuparse por la humedad que afecte al contacto, tan solo por la influencia que tiene en el propio grafeno.

   El estudio, publicado en la revista ACS Applied Materials & Interfaces, se ha realizado utilizando grafeno junto a metales como el oro y sílice en modelos reales de línea de transmisión eléctrica, además de simulaciones por ordenador.

FUENTE:  SINC

 

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