WPI-MANA:Cosechar energía a nanoescala con nanogeneradores triboeléctricos (TENG)

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TSUKUBA, Japón, 16 de noviembre de 2021 /PRNewswire/ -- Una nueva investigación en el Centro Internacional de Nanoarquitectónica de Materiales (WPI-MANA), Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS), avanza en el campo de los nanogeneradores triboeléctricos (TENG), dispositivos que son prometedores en la carga inalámbrica de dispositivos de almacenamiento de energía como baterías y condensadores. Esto podría allanar el camino para nuevas formas de recolectar energía mecánica sin la necesidad de amplificación ni impulsores externos, y transmitir de forma inalámbrica la energía generada para su almacenamiento.

(Imagen: https://kyodonewsprwire.jp/prwfile/release/M105739/202111052918/_prw_PI1fl_63WHglS5.jpg)

Un nanogenerador triboeléctrico es un dispositivo de recolección de energía que convierte la energía mecánica externa a nanoescala en electricidad. Estos dispositivos sirven para utilizar todo tipo de energía mecánica disponible pero que se desperdicia en la vida diaria, como el movimiento humano, la marcha, la vibración y la activación mecánica.

La tecnología ha estado generando un gran interés en todo el mundo. Los primeros artículos sobre TENG fueron publicados recientemente, en 2012, por el grupo del profesor Zhong Lin Wang en el Instituto de Tecnología de Georgia, y desde entonces el rendimiento y la eficiencia de los dispositivos han mejorado drásticamente. Al principio, se descubrió que la adición de nanoestructuras a las superficies de los materiales activos mejoraba su eficiencia, ya que aumentaba el área de la superficie y, por lo tanto, la cantidad de transferencia de carga.

Un equipo de MANA, dirigido por Ken C. Pradel de MANA y Naoki Fukata, investigador jefe y líder de grupo del Grupo de Materiales Semiconductores Nanoestructurados de MANA, ideó un modelo geométrico simple que muestra cómo las matrices de hemisferios pueden entrelazarse y aumentar la cantidad de contacto superficial.

Correlacionaron esto con un sistema modelo de poliamida y fluoruro de polivinilideno, TENG. Descubrieron que al ajustar el espacio entre las características del patrón, el voltaje y la corriente de salida se pueden mejorar en gran medida.

"Al profundizar nuestra comprensión de las interacciones de la superficie en estos dispositivos, podemos optimizarlos de formas más inteligentes para reducir los costes y mejorar el rendimiento", dijeron.

Esta investigación fue realizada por Ken C. Pradel, JSPS Fellow en el momento de la investigación (WPI-MANA), y su colaborador.

"Systematic Optimization of Triboelectric Nanogenerator Performance Through Surface Micropatterning"
Ken C. Pradel et al., Nano Energy Volume 83 (May 2021)
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105856

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