Nuestros científicos han logrado avances en la tecnología de materiales termoeléctricos flexibles, convirtiendo películas plásticas en "convertidores de energía"

Periodista obtiene del Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China, el equipo del académico Zhu Daoben y el investigador Di Zhong’an, en colaboración con socios nacionales, ha desarrollado con éxito una película delgada de plástico termoeléctrico con estructura de poros múltiples irregulares. Su principal indicador de rendimiento, el valor zT de eficiencia termoeléctrica, ha superado 1.64, estableciendo un récord mundial en rendimiento en materiales flexibles en la misma zona de temperatura, y** proporciona un soporte clave de materiales para el desarrollo de tecnologías como dispositivos portátiles, refrigeración adherible y sensores para Internet de las cosas.**

Los materiales termoeléctricos son los “magos de la energía” que pueden convertir energía térmica en eléctrica y viceversa, basándose en dos efectos físicos fundamentales: el efecto Seebeck y el efecto Peltier, permitiendo generar electricidad y refrigerar sin combustibles ni ruido. Por ello, tienen una gran importancia en el ahorro de energía y las energías verdes.

Los materiales termoeléctricos flexibles combinan flexibilidad y capacidad de doblarse, pudiendo adherirse a la piel, ropa o cualquier superficie curva, transformando silenciosamente el calor residual circundante en energía eléctrica. Los materiales termoeléctricos flexibles que se ajustan a la piel y superficies curvas son ideales para recuperar calor residual, pero durante mucho tiempo, los materiales termoeléctricos de polímero enfrentaron el desafío de equilibrar alta conductividad eléctrica y baja conductividad térmica, con valores zT muy inferiores a los de los materiales inorgánicos, constituyendo un cuello de botella para su comercialización.

Para superar esta dificultad de “no poder tenerlo todo”, el equipo de investigación innovó construyendo una estructura doble única de “poros desordenados y canales ordenados”. Este material, que parece una esponja con poros de diferentes tamaños y formas, tiene nanoporos que actúan como moldes, ayudando a que las moléculas de polímero formen un orden muy preciso. Esta estructura dificulta la transferencia de calor, pero permite un transporte electrónico fluido, logrando desacoplar y mejorar conjuntamente la conducción eléctrica y térmica.

El equipo preparó este material mediante un método de “separación de fases de polímero”, compatible con un proceso de pulverización que permite formar la película en una sola etapa, reduciendo significativamente la dificultad de fabricación en comparación con tecnologías anteriores. Esta nueva película plástica termoeléctrica logró un valor zT superior a 1.5, rompiendo récords en materiales flexibles y marcando un hito en la historia de los materiales termoeléctricos de polímero.

El futuro de esta tecnología es prometedor: con una diferencia de temperatura de solo 5°C a 10°C entre el cuerpo y el entorno, puede generar una cantidad significativa de energía eléctrica. Se vislumbran aplicaciones como: cargar un reloj inteligente solo con la temperatura corporal durante una carrera matutina; en verano, usar una lámina delgada como papel en la piel para refrescarse; o integrarla en la ropa como una “fuente de energía móvil”. Además, gracias a su bajo costo de producción, esta tecnología puede proporcionar energía continua a sensores en la era del Internet de las cosas, y su carácter flexible permite adherirse a diversas superficies, ampliando enormemente sus aplicaciones.

Este avance no solo impulsa la comercialización de materiales termoeléctricos de polímero, sino que también profundiza nuestra comprensión de las leyes de conversión termoeléctrica en materiales blandos, ofreciendo una hoja de ruta clara para futuras investigaciones. En el futuro, plásticos comunes podrían convertirse en microcentrales eléctricas, transformando el calor residual omnipresente en una valiosa fuente de energía.

(Artículo original: CCTV News)