Un equipo internacional de científicos, incluidos dos investigadores que ahora trabajan en el Centro de Tecnología de Sensores Avanzado (CAST) de la UMBC, ha demostrado que los nanotubos de carbono doblados pueden almacenar tres veces más energía por unidad de masa que las baterías avanzadas de iones de litio. El descubrimiento podría hacer avanzar a los nanotubos de carbono como una solución prometedora para el almacenamiento de energía en dispositivos que deben ser livianos, compactos y seguros, como implantes y sensores médicos. La investigación fue publicada recientemente en la revista Nanotecnología de la naturaleza.
Sanjeev Kumar Ujjayini de CAST fue el investigador principal de este trabajo. Comenzó el proyecto mientras estaba en la Universidad Shinshu en Nagano, Japón, y continuó después de llegar a la UMBC en 2022. Preeti Ahuja de CAST también contribuyó a los aspectos de caracterización del material del estudio.
Los investigadores estudiaron nanotubos de carbono de pared simple, que son como pajitas hechas de láminas de carbono puro de solo 1 átomo de espesor. Los nanotubos de carbono son livianos, relativamente fáciles de fabricar y aproximadamente 100 veces más resistentes que el acero. Sus asombrosas propiedades han llevado a los científicos a explorar su uso potencial en una amplia gama de tecnologías que suenan futuristas, incluidos los ascensores espaciales.
Para investigar el potencial de los nanotubos de carbono para el almacenamiento de energía, los investigadores de la UMBC y sus colegas crearon “cuerdas” de nanotubos de carbono a partir de haces de nanotubos disponibles comercialmente. Después de estirar y torcer los tubos hasta formar un solo hilo, los investigadores los recubrieron con diversos materiales destinados a aumentar la resistencia y flexibilidad de la cuerda.
El equipo probó cuánta energía podían almacenar girando las cuerdas y midiendo la energía liberada cuando se enrollaban. Descubrieron que las cuerdas de mejor rendimiento pueden almacenar 15.000 veces más energía por unidad de masa que los resortes de acero y aproximadamente tres veces más energía que las baterías de iones de litio. La energía almacenada permanece constante y accesible a temperaturas de -76 a +212 °F (-60 a +100 °C). Los materiales de las cuerdas de nanotubos de carbono también son más seguros para el cuerpo humano que los utilizados en las baterías.
“La gente ha almacenado durante mucho tiempo energía en resortes mecánicos de dispositivos eléctricos como relojes y juguetes”, dice Kumar Ujjan. “Esta investigación muestra que los nanotubos de carbono curvados tienen un gran potencial para el almacenamiento de energía mecánica y estamos entusiasmados de compartir la noticia con el mundo”. Dice que el equipo CAST ya está trabajando para incorporar nanotubos de carbono doblados como fuente de energía para un prototipo de sensor que están desarrollando.