Desarrollan un dispositivo que permite generar energía pisando sobre suelos de madera.
La energía es una necesidad básica en la vida humana, y las personas consumen cada vez más energía para realizar sus actividades en la vida diaria. La eficiencia energética de los edificios podría mejorarse considerablemente permitiendo que los materiales de construcción conviertan la energía mecánica de sus ocupantes directamente en electricidad útil.
En un avance potencial de eficiencia energética para el diseño de interiores, los investigadores de ETH Zurich han demostrado que los suelos de madera pueden recolectar suficiente energía con solo caminar sobre ellos para encender bombillas LED y pequeños dispositivos electrónicos.
Los investigadores han desarrollado nanogeneradores triboeléctricos de madera funcionalizados que generan electricidad a partir de nuestras pisadas. El equipo transformó la madera en un nanogenerador intercalando dos piezas de madera funcionalizada entre electrodos. También mejoraron la madera utilizada en su nanogenerador con una combinación de un revestimiento de silicona y nanocristales incrustados.
Son las pisadas las que provocan el efecto triboeléctrico, haciendo que las piezas de madera se carguen eléctricamente a través de contactos periódicos y separaciones cuando se amarran. Durante el efecto triboeléctrico, los electrones pueden transferirse de un objeto a otro, generando electricidad.
Sin embargo, existe un problema al hacer un nanogenerador de madera. “La madera es básicamente triboneutral ”, dice el autor principal Guido Panzarasa. “ Significa que la madera no tiene una tendencia real a adquirir o perder electrones. Esto limita la capacidad del material para generar electricidad, por lo que el desafío es fabricar madera que sea capaz de atraer y perder electrones. ”
Para superar este problema, el equipo cubrió una pieza de la madera con silicona que rápidamente gana electrones al entrar en contacto e incrustó la otra pieza con iones metálicos y moléculas orgánicas que le dan una mayor tendencia a perder electrones. El equipo probó este tratamiento en diferentes especies de grabado en madera en diferentes direcciones y descubrió que un nanogenerador triboeléctrico hecho con abeto cortado radialmente funcionaba mejor. Los tratamientos mejoraron el rendimiento del nanogenerador triboeléctrico, generaron 80 veces más electricidad que la madera natural y proporcionaron una producción estable de hasta 1.500 ciclos.
Según los investigadores, el prototipo de suelos de madera con un área de superficie ligeramente más pequeña que una hoja de papel podría generar suficiente energía para impulsar lámparas LED domésticas y pequeños dispositivos electrónicos como calculadoras.
“ Nuestro enfoque fue demostrar la posibilidad de modificar la madera con procedimientos relativamente amigables con el medio ambiente para convertirla en triboeléctrica ”, dice Panzarasa. “El abeto es barato y está disponible y tiene propiedades mecánicas favorables. El enfoque de funcionalización es bastante simple y puede ser escalable a nivel industrial. Es solo una cuestión de ingeniería. ”
Además de ser eficiente, sostenible y escalable, el nanogenerador recientemente desarrollado también conserva las características que hacen que la madera sea útil para el diseño de interiores. A continuación, el equipo planea optimizar aún más el nanogenerador con recubrimientos químicos que sean más ecológicos y más fáciles de implementar.
“ Aunque inicialmente nos enfocamos en la investigación básica, eventualmente, la investigación que hagamos debería conducir a aplicaciones en el mundo real ” , dice Panzarasa. “ El objetivo final es comprender las potencialidades de la madera más allá de las ya conocidas y habilitar la madera con nuevas propiedades para futuros edificios inteligentes sostenibles. ”
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