Introduciendo una sencilla camiseta de algodón en una solución de fluoruro, la celulosa se transforma en fibras de carbón activado, un material que mantiene la flexibilidad de la ropa pero además posee propiedades de condensador eléctrico, es decir, que puede almacenar carga eléctrica. Lo han llevado a cabo científicos de la Universidad de Carolina del Sur (Estados Unidos), que creen que este diseño podrá usarse para cargar móviles y otros aparatos. Por Carlos Gómez Abajo.
Con el paso de los años, el teléfono se ha vuelto móvil, pasando de la
casa al coche y de ahí el bolsillo. El investigador Xiaodong Li, de la
Universidad de Carolina del Sur (en Estados Unidos), prevé incluso una
mayor integración del teléfono móvil - y de casi todos los gadgets electrónicos, para el caso - en nuestras vidas.
"Usamos tejidos todos los días", explica Li, profesor de ingeniería mecánica en la USC, en una nota de prensa de dicha Universidad. "Un día nuestro camisetas de algodón podrían tener más funciones, por ejemplo, llevar un dispositivo flexible de almacenamiento de energía que podría cargar el teléfono celular o el iPad."
Li está trabajando para hacer realidad esta idea. Junto al post-doctorando asociado Lihong Bao, acaba de anunciar en la revista Advanced Materials cómo convertir el material de una camiseta de algodón en una fuente de energía eléctrica.
Simplemente con una camiseta de un “todo a 100”: el equipo de Li la sumerge en una solución de fluoruro, lo secan y lo hornean a alta temperatura. Antes retiran el oxígeno del horno para evitar que el material se carbonice o simplemente entre en combustión.
Mediante espectroscopía infrarroja se observó que las superficies de las fibras resultantes de la tela se habían transformado de celulosa en carbón activado. Sin embargo, el material retenía la flexibilidad, y podía ser doblado sin romperse.
"Pronto veremos en el mercado teléfonos celulares y ordenadores portátiles enrollables", afirmó Li. "Sin embargo, hace falta un dispositivo de almacenamiento de energía flexible para hacer esto posible."
"Usamos tejidos todos los días", explica Li, profesor de ingeniería mecánica en la USC, en una nota de prensa de dicha Universidad. "Un día nuestro camisetas de algodón podrían tener más funciones, por ejemplo, llevar un dispositivo flexible de almacenamiento de energía que podría cargar el teléfono celular o el iPad."
Li está trabajando para hacer realidad esta idea. Junto al post-doctorando asociado Lihong Bao, acaba de anunciar en la revista Advanced Materials cómo convertir el material de una camiseta de algodón en una fuente de energía eléctrica.
Simplemente con una camiseta de un “todo a 100”: el equipo de Li la sumerge en una solución de fluoruro, lo secan y lo hornean a alta temperatura. Antes retiran el oxígeno del horno para evitar que el material se carbonice o simplemente entre en combustión.
Mediante espectroscopía infrarroja se observó que las superficies de las fibras resultantes de la tela se habían transformado de celulosa en carbón activado. Sin embargo, el material retenía la flexibilidad, y podía ser doblado sin romperse.
"Pronto veremos en el mercado teléfonos celulares y ordenadores portátiles enrollables", afirmó Li. "Sin embargo, hace falta un dispositivo de almacenamiento de energía flexible para hacer esto posible."
Condensador eléctrico
La otrora camiseta de algodón resultó ser un repositorio de electricidad. Mediante el uso de muestras pequeñas de la tela como electrodos, los investigadores mostraron que el material flexible, que el equipo de Li denomina “tejido de carbono activado”, actúa como un condensador de capacidad. Los condensadores están en casi todos los dispositivos electrónicos del mercado, y poseen la capacidad de almacenar carga eléctrica.
Por otra parte, Li señala que el tejido de carbono activado actúa como un condensador de doble capa, que también se conocen como “supercondensadores”, ya que pueden tener densidades de almacenamiento de energía particularmente elevadas.
Pero Li y Bao llevaron el material aún más lejos. Revistieron las fibras individuales del tejido con "nanoflores" de óxido de manganeso. Sólo con un nanómetro de espesor, esta capa de óxido de manganeso mejora enormemente el rendimiento como electrodo de la tela. "Esto creó un supercondensador estable y de alto rendimiento", recuerda Li.
Este tejido híbrido, en el que las fibras de tejido de carbón activado están recubiertas con óxido de manganeso nanoestructurado, mejoró la capacidad de almacenamiento de energía del tejido básico. Los supercondensadores híbridos eran resistentes: incluso después de miles de ciclos de carga-descarga, el rendimiento no disminuyó más del 5%.
"Apilando estos supercondensadores, deberíamos de ser capaces de cargar dispositivos electrónicos portátiles tales como teléfonos móviles", apunta Li.
La otrora camiseta de algodón resultó ser un repositorio de electricidad. Mediante el uso de muestras pequeñas de la tela como electrodos, los investigadores mostraron que el material flexible, que el equipo de Li denomina “tejido de carbono activado”, actúa como un condensador de capacidad. Los condensadores están en casi todos los dispositivos electrónicos del mercado, y poseen la capacidad de almacenar carga eléctrica.
Por otra parte, Li señala que el tejido de carbono activado actúa como un condensador de doble capa, que también se conocen como “supercondensadores”, ya que pueden tener densidades de almacenamiento de energía particularmente elevadas.
Pero Li y Bao llevaron el material aún más lejos. Revistieron las fibras individuales del tejido con "nanoflores" de óxido de manganeso. Sólo con un nanómetro de espesor, esta capa de óxido de manganeso mejora enormemente el rendimiento como electrodo de la tela. "Esto creó un supercondensador estable y de alto rendimiento", recuerda Li.
Este tejido híbrido, en el que las fibras de tejido de carbón activado están recubiertas con óxido de manganeso nanoestructurado, mejoró la capacidad de almacenamiento de energía del tejido básico. Los supercondensadores híbridos eran resistentes: incluso después de miles de ciclos de carga-descarga, el rendimiento no disminuyó más del 5%.
"Apilando estos supercondensadores, deberíamos de ser capaces de cargar dispositivos electrónicos portátiles tales como teléfonos móviles", apunta Li.
Ecológico y barato
El investigador está especialmente satisfecho por la forma de obtener las fibras de carbón activado. "Los métodos anteriores utilizaban petróleo o productos químicos perjudiciales para el medioambiente como materiales de partida", dijo. "Esos procesos son complicados y producen productos secundarios nocivos. Nuestro método es verde y de muy bajo coste económico."
Este no es el primer ejemplo de uso de nanotecnología para la recarga de móviles. En la Wake Forest University de Carolina del Norte (Estados Unidos), crearon un dispositivo con nanotubos de carbono contenidos en fibras flexibles de plástico que permite recargar el móvil con las manos, o para obtener energía de los asientos de los coches.
En la Universidad de California en Berkeley, por otra parte, desarrollaron nanocables de silicio que implantadas en una chaqueta podrían recargar un móvil con el calor emitido por el cuerpo humano.
El investigador está especialmente satisfecho por la forma de obtener las fibras de carbón activado. "Los métodos anteriores utilizaban petróleo o productos químicos perjudiciales para el medioambiente como materiales de partida", dijo. "Esos procesos son complicados y producen productos secundarios nocivos. Nuestro método es verde y de muy bajo coste económico."
Este no es el primer ejemplo de uso de nanotecnología para la recarga de móviles. En la Wake Forest University de Carolina del Norte (Estados Unidos), crearon un dispositivo con nanotubos de carbono contenidos en fibras flexibles de plástico que permite recargar el móvil con las manos, o para obtener energía de los asientos de los coches.
En la Universidad de California en Berkeley, por otra parte, desarrollaron nanocables de silicio que implantadas en una chaqueta podrían recargar un móvil con el calor emitido por el cuerpo humano.
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