Una nueva investigación muestra que los nanotubos de carbono retorcidos pueden almacenar altas densidades de energía para alimentar sensores u otras tecnologías. Los investigadores han descubierto que los nanotubos de carbono retorcidos pueden almacenar tres veces la energía por unidad de masa de una batería de iones de litio, lo que los hace ideales para aplicaciones de almacenamiento de energía livianas y seguras, como implantes médicos.
Un equipo global de científicos, incluidos dos investigadores del Centro de Tecnología de Sensores Avanzado (CAST) de la Universidad de Maryland, Condado de Baltimore (UMBC), ha demostrado que los nanotubos de carbono retorcidos pueden almacenar tres veces más energía por unidad de masa que las baterías avanzadas de iones de litio. Este avance posiciona a los nanotubos de carbono como soluciones de almacenamiento de energía livianas, compactas y seguras, como implantes y sensores médicos. Los resultados de la investigación se publicaron recientemente en Nature Nanotechnology.
Esta investigación se completó en colaboración con cuatro instituciones, dirigidas por Shigenori Utsumi de la Universidad de Ciencias de Suwa en Chino, Japón, Katsumi Kaneko de la Universidad Shinshu en Nagano, Japón, y Sanjeev Kumar Ujjain de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. KumarUjjain inició el proyecto en la Universidad Shinshu y continuará su trabajo después de unirse a la UMBC en 2022. Preety Ahuja, también de la Asociación China para la Ciencia y la Tecnología, desempeñó un papel clave en la fase de caracterización del material del estudio.
Los investigadores estudiaron nanotubos de carbono de pared simple, que son como pajitas y están hechos de láminas de carbono puro de sólo 1 átomo de espesor. Los nanotubos de carbono son livianos, relativamente fáciles de fabricar y 100 veces más resistentes que el acero. Estas asombrosas propiedades han llevado a los científicos a explorar su uso potencial en una variedad de tecnologías que suenan futuristas, incluidos los ascensores espaciales.
Para estudiar el potencial de los nanotubos de carbono para almacenar energía, los investigadores y colegas de la UMBC crearon "cuerdas" de nanotubos de carbono a partir de haces de nanotubos de carbono disponibles comercialmente. Después de torcer los nanotubos de carbono formando una línea, los investigadores cubrieron la superficie con diferentes sustancias para aumentar la resistencia y flexibilidad de la cuerda de nanotubos de carbono.
El equipo probó cuánta energía podía almacenar la cuerda girándola y midiendo la energía liberada cuando se soltaba. Descubrieron que las cuerdas de mejor rendimiento podían almacenar 15.000 veces más energía por unidad de masa que los resortes de acero y tres veces más que las baterías de iones de litio. La energía almacenada permanece estable y disponible en un rango de temperatura de -76 a +212 °F (-60 a +100 °C). Los materiales de las cuerdas de nanotubos de carbono también son más seguros para el cuerpo humano que los utilizados en las baterías.
"Los seres humanos han almacenado durante mucho tiempo energía en resortes helicoidales mecánicos para alimentar dispositivos como relojes y juguetes", dijo Kumar Ujjain. "Esta investigación muestra que los nanotubos de carbono retorcidos tienen un gran potencial para el almacenamiento de energía mecánica y estamos entusiasmados de compartir esta noticia con el mundo".
El equipo CAST ya está trabajando para utilizar nanotubos de carbono retorcidos como fuente de energía para los prototipos de sensores que están desarrollando.
Compilado de /ScitechDaily