Un equipo de investigación dirigido por QUT ha desarrollado una película ultrafina y flexible que podría utilizar el calor corporal para alimentar la próxima generación de dispositivos portátiles, eliminando la necesidad de baterías. Esta tecnología también se puede utilizar para enfriar chips electrónicos, lo que ayuda a que los teléfonos inteligentes y las computadoras funcionen de manera más eficiente.
Profesor Zhi-Gang Chen, cuya nueva investigación del equipo fue publicada en la revista cienciaDijo que el avance ha abordado un desafío importante en el desarrollo de dispositivos termoeléctricos flexibles que convierten el calor corporal en energía. Este método ofrece la posibilidad de una fuente de energía sostenible para dispositivos electrónicos portátiles, así como un método de enfriamiento eficiente para chips.
Además del profesor Chen, los investigadores de QUT que contribuyen al estudio incluyen al primer autor, el Sr. Wenyi Chen, el Dr. Xiao-Lei Shi, el Dr. Meng Li, el Sr. Yuanqing Mao y la Sra. Qingyi Liu, todos del Centro de Investigación ARC sobre Generación de Energía de Emisiones Cero. para Carbono. Neutralidad, Escuela QT de Química y Física y Centro QT de Ciencia de Materiales.
Otros miembros del equipo de investigación son el Sr. Ting Liu, el profesor Matthew Dergusch y el profesor Jin Xu de la Universidad de Queensland, y el profesor Gao Qing (Max) Lu de la Universidad de Surrey. “Los dispositivos termoeléctricos flexibles se pueden usar cómodamente sobre la piel, donde convierten efectivamente la diferencia de temperatura entre el cuerpo humano y el aire circundante en electricidad”, dijo el profesor Chen.
“Se pueden implementar en un espacio reducido, como dentro de una computadora o un teléfono móvil, para enfriar los chips y mejorar el rendimiento.
“Otras aplicaciones potenciales van desde la gestión térmica personal, donde el calor corporal puede alimentar sistemas portátiles de calefacción, ventilación y aire acondicionado.
“Sin embargo, desafíos como la flexibilidad limitada, la fabricación compleja, el alto costo y el rendimiento insuficiente han impedido que estos dispositivos alcancen una escala comercial”.
Gran parte de la investigación en esta área se ha centrado en termoeléctricos basados en telururo de bismuto, valorados por sus altas propiedades que convierten el calor en electricidad, lo que los hace ideales para aplicaciones de baja potencia como monitores de frecuencia cardíaca, temperatura o movimiento.
En este estudio, el equipo introdujo una tecnología rentable para fabricar películas termoeléctricas flexibles utilizando pequeños cristales, o “nanoaglutinantes”, que forman una capa consistente de láminas de telururo de bismuto, aumentando tanto la eficiencia como la flexibilidad.
“Hemos desarrollado una película imprimible de tamaño A4 con un rendimiento termoeléctrico récord, flexibilidad excepcional, escalabilidad y bajo costo, lo que la convierte en uno de los mejores termoeléctricos flexibles disponibles”, afirmó el profesor Chen. El equipo utilizó la “síntesis solvotérmica”, una técnica que crea nanocristales en una solución a alta temperatura y presión, combinada con “serigrafía” y “sinterización”. El proceso de serigrafía permite la producción de películas a gran escala, mientras que la sinterización calienta las películas hasta casi el punto de fusión, uniendo las partículas.
Wenny Chen dijo que su técnica también podría funcionar con otros sistemas, como los termoeléctricos basados en seleniuro de plata, que son potencialmente más baratos y duraderos que los materiales tradicionales. “Esta flexibilidad de los materiales muestra el amplio potencial que ofrece nuestra visión para avanzar en la tecnología termoeléctrica flexible”, afirmó.