Estas imágenes muestran cómo las superficies de periclasa o magnesia (bloque superior) y titanato de bario, un material cerámico ferroeléctrico (bloque inferior), responden cuando entran en contacto entre sí. Las deformaciones resultantes en cada objeto contribuyen a la fuerza impulsora que emerge tras la transferencia de carga eléctrica durante la fricción. Crédito: James Chen, Universidad de Búfalo.
Investigadores de la Universidad de Búfalo, la segunda ciudad más grande del Estado de Nueva York en Estados Unidos, han hecho un descubrimiento que podría convertir la electricidad estática en fuente de energía para los dispositivos electrónicos.
La electricidad estática es un fenómeno conocido por todo el mundo, pero realmente poco comprendido por la ciencia. Se ha conocido desde la antigüedad como el efecto triboeléctrico y hasta ahora nunca había sido explotado científicamente.
El efecto triboeléctrico es un tipo de electrificación mediante el cual un material se carga eléctricamente después de que contacta con un material diferente a través de la fricción.
James Chen, profesor de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Búfalo, y su equipo, pueden haber encontrado la manera de utilizar esta energía en la electrónica del futuro.
Chen ha publicado un estudio que sugiere que este fenómeno es causado por pequeños cambios estructurales en la superficie de los materiales cuando entran en contacto. Las deformaciones de la red resultantes en cada objeto contribuyen a la fuerza impulsora oculta detrás de la transferencia de carga eléctrica durante la fricción.
Nanogenerador triboeléctrico
Gracias a la nanotecnología, este equipo de investigadores ha podido desarrollar un nanogenerador triboeléctrico que es capaz de recuperar y utilizar electricidad estática para las baterías de los dispositivos móviles.
"La fricción entre los dedos y la pantalla del móvil, o la fricción entre la muñeca y el reloj inteligente (smartwatch), incluso la fricción entre el zapato y el suelo, son grandes fuentes de energía potencial que pueden ser explotadas", explica Chen en un comunicado.
"En última instancia, esta investigación puede aumentar nuestra seguridad económica y ayudar a la sociedad al reducir nuestra necesidad de fuentes de energía convencionales", añade.
El efecto triboeléctrico se conoce desde la antigüedad, pero las herramientas para comprenderlo y aplicarlo solo han estado disponibles recientemente debido a la llegada de la nanotecnología.
“La idea que presenta nuestro estudio responde directamente a este antiguo misterio y tiene el potencial de unificar la teoría existente. Los resultados numéricos son consistentes con las observaciones experimentales publicadas”, señala Chen.
La electricidad estática es un fenómeno conocido por todo el mundo, pero realmente poco comprendido por la ciencia. Se ha conocido desde la antigüedad como el efecto triboeléctrico y hasta ahora nunca había sido explotado científicamente.
El efecto triboeléctrico es un tipo de electrificación mediante el cual un material se carga eléctricamente después de que contacta con un material diferente a través de la fricción.
James Chen, profesor de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Búfalo, y su equipo, pueden haber encontrado la manera de utilizar esta energía en la electrónica del futuro.
Chen ha publicado un estudio que sugiere que este fenómeno es causado por pequeños cambios estructurales en la superficie de los materiales cuando entran en contacto. Las deformaciones de la red resultantes en cada objeto contribuyen a la fuerza impulsora oculta detrás de la transferencia de carga eléctrica durante la fricción.
Nanogenerador triboeléctrico
Gracias a la nanotecnología, este equipo de investigadores ha podido desarrollar un nanogenerador triboeléctrico que es capaz de recuperar y utilizar electricidad estática para las baterías de los dispositivos móviles.
"La fricción entre los dedos y la pantalla del móvil, o la fricción entre la muñeca y el reloj inteligente (smartwatch), incluso la fricción entre el zapato y el suelo, son grandes fuentes de energía potencial que pueden ser explotadas", explica Chen en un comunicado.
"En última instancia, esta investigación puede aumentar nuestra seguridad económica y ayudar a la sociedad al reducir nuestra necesidad de fuentes de energía convencionales", añade.
El efecto triboeléctrico se conoce desde la antigüedad, pero las herramientas para comprenderlo y aplicarlo solo han estado disponibles recientemente debido a la llegada de la nanotecnología.
“La idea que presenta nuestro estudio responde directamente a este antiguo misterio y tiene el potencial de unificar la teoría existente. Los resultados numéricos son consistentes con las observaciones experimentales publicadas”, señala Chen.
Mezcla de disciplinas
La investigación es una mezcla de disciplinas, que incluye la mecánica de contacto, la mecánica de sólidos, la ciencia de los materiales, la ingeniería eléctrica y la fabricación. Con modelos informáticos y experimentos físicos, ha obtenido nanogeneradores triboeléctricos de ingeniería (TENG), que son capaces de controlar y recolectar electricidad estática.
Estos nanomateriales no solo pueden medir lo que está sucediendo en los niveles estructurales más pequeños, sino que son potencialmente capaces de controlar y recoger la electricidad estática a medida que se forma. Los primeros resultados son prometedores.
El hallazgo podría ayudar a las empresas de tecnología a crear fuentes de energía más sostenibles y duraderas para pequeños dispositivos electrónicos. Sin embargo, todavía no está claro cuánta energía podría aprovecharse de esta manera.
De momento parece poco probable que el móvil podamos recargarlo arrastrando los pies o deslizando el dedo sobre la pantalla del celular, pero a medida que esta tecnología se desarrolle, probablemente se podría aprovechar la electricidad estática para alargar la duración de las baterías de los dispositivos electrónicos.
La investigación es una mezcla de disciplinas, que incluye la mecánica de contacto, la mecánica de sólidos, la ciencia de los materiales, la ingeniería eléctrica y la fabricación. Con modelos informáticos y experimentos físicos, ha obtenido nanogeneradores triboeléctricos de ingeniería (TENG), que son capaces de controlar y recolectar electricidad estática.
Estos nanomateriales no solo pueden medir lo que está sucediendo en los niveles estructurales más pequeños, sino que son potencialmente capaces de controlar y recoger la electricidad estática a medida que se forma. Los primeros resultados son prometedores.
El hallazgo podría ayudar a las empresas de tecnología a crear fuentes de energía más sostenibles y duraderas para pequeños dispositivos electrónicos. Sin embargo, todavía no está claro cuánta energía podría aprovecharse de esta manera.
De momento parece poco probable que el móvil podamos recargarlo arrastrando los pies o deslizando el dedo sobre la pantalla del celular, pero a medida que esta tecnología se desarrolle, probablemente se podría aprovechar la electricidad estática para alargar la duración de las baterías de los dispositivos electrónicos.
Referencia
Atomistic Field Theory for contact electrification of dielectrics. Khalid M.Abdelaziza et al. Journal of Electrostatics, Volume 96, December 2018, Pages 10-15. DOI:https://doi.org/10.1016/j.elstat.2018.09.001Get rights and content
Atomistic Field Theory for contact electrification of dielectrics. Khalid M.Abdelaziza et al. Journal of Electrostatics, Volume 96, December 2018, Pages 10-15. DOI:https://doi.org/10.1016/j.elstat.2018.09.001Get rights and content