Con el desarrollo de los dispositivos vestibles y la Internet de los objetos, cada vez es más importante encontrar una solución sostenible para alimentar dispositivos inalámbricos y sensores. Los generadores termoeléctricos, que convierten el calor residual en electricidad, podrían ser una solución. 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. Para ello utilizan nanotubos de carbono (CNT) que se cosen a la tela.
Los materiales termoeléctricos eficaces crean tensión a través de las diferencias de temperatura. Los nanotubos de carbono cumplen la mayoría de los requisitos. 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 filamentos en un 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 MaterialsNakamura, junto con el estudiante de posgrado Anh N. Nguyen y otros representantes del NAIST, desarrollaron un nuevo método para dispersar los CNT. Utilizando glicerina como dispersante y polioxietileno(50) estearil éter como tensioactivo (empleado para mejorar las propiedades de extensión y humectación de los líquidos), los investigadores fabricaron un tejido utilizable.
«Presentamos 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 impide que los CNT se aglutinen en la dispersión. Los tensioactivos con grupos de oxietileno también evitan la transferencia de calor.
La concentración del tensioactivo 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 tensioactivo entre ellos. La alineación de los CNT aumenta normalmente la conductividad eléctrica y térmica. Sin embargo, al colocar moléculas de tensioactivo entre los haces, los investigadores consiguieron suprimir la transferencia de calor. Así pues, el nuevo método propuesto es prometedor para mejorar el rendimiento termoeléctrico de los nanotubos de carbono y los materiales fabricados con ellos, desde filamentos hasta películas y estructuras a granel.
Fuente: NAIST