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Un pequeño dispositivo de silicona puede alimentar dispositivos futuros mediante el uso de calor residual


Es fácil ver que la electrónica convierte la electricidad en calor. Sin embargo, es bastante raro ver lo contrario. Los ingenieros de Sandia National Laboratories han creado un diminuto dispositivo a base de silicio que puede absorber calor y convertirlo en electricidad.

"Hemos desarrollado un nuevo método para recuperar esencialmente energía del calor residual. Los motores de los automóviles producen mucho calor y ese calor es simplemente un desperdicio, ¿verdad? Así que imagínese si pudiera convertir el calor del motor en energía eléctrica para un automóvil híbrido. el primer paso en esa dirección, pero se necesita mucho más trabajo por hacer ", dijo Paul Davids, físico e investigador principal del estudio.

"A corto plazo, buscamos fabricar una fuente de alimentación infrarroja compacta, quizás para reemplazar los generadores termoeléctricos de radioisótopos".

Los hallazgos y más detalles sobre el dispositivo increíblemente pequeño se publicaron recientemente en la revista. Revisión física aplicada.

Más pequeño que la uña meñique humana

El dispositivo en sí no solo está compuesto de silicio. El pequeño convertidor es el resultado de materiales comunes como aluminio, silicio y dióxido de silicio (también conocido como vidrio) combinados en una estructura única. El dispositivo es más pequeño que la uña meñique humana y solo mide 1/8 de pulgada por 1/8 de pulgada (aproximadamente 3 mm por 3 mm). El exterior metálico brillante está grabado con rayas unas 20 veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano. Esos grabados sirven como una especie de embudo para la radiación infrarroja en esta fina capa. Esa radiación queda atrapada en el dióxido de silicio, lo que resulta en oscilaciones eléctricas que miden 50 billones de veces por segundo. Esto crea un vaivén de electrones entre el aluminio y el silicio, lo que da como resultado una corriente eléctrica de CC.

Todo el proceso es escalable gracias a cómo el equipo estructuró la recepción de infrarrojos.

"Nos hemos centrado deliberadamente en materiales y procesos comunes que son escalables. En teoría, cualquier instalación comercial de fabricación de circuitos integrados podría hacer estas rectennas", dijo Joshua Shank, ingeniero eléctrico y primer autor del artículo.

Aunque el pequeño dispositivo está hecho de materiales comunes, obtener la combinación correcta de ellos y construir el dispositivo no fue fácil.

Rob Jarecki, el ingeniero de fabricación que dirigió el desarrollo de procesos, dijo: "Hay una inmensa complejidad bajo el capó y los dispositivos requieren todo tipo de trucos de procesamiento para construirlos".

El equipo admite que su dispositivo tiene margen de mejora, pero el dispositivo en sí es prometedor. La versión de la rectenna informada en la revista solo produce 8 nanovatios de potencia por centímetro cuadrado cuando se expone a una lámpara de calor a 840 grados Fahrenheit (449 grados Celsius). Para alimentar una calculadora estándar, el equipo necesitaría un grupo de rectennas más grande que un papel para convertir suficiente energía.

Shank dijo: "Necesitamos seguir mejorando para ser comparables a los RTG, pero las rectennas serán útiles para cualquier aplicación en la que necesite que algo funcione de manera confiable durante mucho tiempo y donde no pueda ingresar y simplemente cambiar el batería. Sin embargo, no vamos a ser una alternativa para los paneles solares como fuente de energía a escala de red, al menos no en el corto plazo ".

Davids agregó: "Hemos ido reduciendo el problema y ahora estamos comenzando a llegar al punto en el que estamos viendo ganancias relativamente grandes en la conversión de energía, y creo que hay un camino a seguir como alternativa a la termoeléctrica. Se siente bien llegar a este punto. Sería genial si pudiéramos ampliarlo y cambiar el mundo ".


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