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Viernes, 3 febrero 2017
Ciencia de los materiales

Baterías sin electrolito

Se han descubierto unos procesos únicos a escala atómica en una retícula cristalina de circonato de plomo antiferroeléctrico, durante un experimento de dispersión de rayos X mediante sincrotrón. El hallazgo es el primer paso hacia la creación de acumuladores eficientes de energía eléctrica carentes de electrolitos.

 

Este trabajo es obra de científicos de la Universidad Politécnica Pedro el Grande de San Petersburgo en Rusia y otras instituciones.

 

El equipo de Roman Burkovsky planteó inicialmente el experimento como un modo para profundizar en la física microscópica de los antiferroeléctricos, materiales que son muy difíciles de describir en cuanto a su física teórica. El objeto modelo de este grupo es el circonato de plomo. Las propiedades de este cristal son representativas de las que poseen los antiferroeléctricos basados en el plomo y, habiéndolos estudiado, los científicos pueden usar el retrato microscópico obtenido para describir las propiedades de una gama de materiales suficientemente amplia. Comprender la física de estos materiales es esencial para crear nuevos materiales funcionales dirigidos a aplicaciones muy específicas.

 

Bajo influencia externa, este cristal puede tener dos tipos de ordenación de los dipolos de la retícula o red, de manera que estos estén distribuidos de forma paralela o antiparalela entre sí. Las propiedades funcionales del material dependen del tipo de orden de la retícula.

 

[Img #41566]

 

Distribuciones de dispersión de rayos X difusos en la nueva fase del material investigado. Las filas superior e inferior corresponden a diferentes estados de dominio. (Imágenes: R. G. Burkovsky, I. Bronwald, D. Andronikova, B. Wehinger, M. Krisch, J. Jacobs, D. Gambetti, K. Roleder, A. Majchrowski, A. V. Filimonov, A. I. Rudskoy, S. B. Vakhrushev & A. K. Tagantsev)

 

Para analizar dichas propiedades funcionales, es esencial comprender cómo reacciona la estructura del material ante la modificación de los parámetros externos, como la temperatura, la presión, o el campo. Durante el experimento, el grupo de investigación examinó la influencia del cambio simultáneo de temperatura y presión en las propiedades del material. Las mediciones se efectuaron en el ESRF (European Synchrotron Radiation Facility).

 

Las condiciones bajo las que el experimento se llevó a cabo son parecidas a aquellas que pueden ser creadas en dispositivos futuros de almacenamiento de energía (acumuladores), donde el almacenamiento y la liberación de energía tengan lugar debido al cambio entre fases cristalinas de estructuras diferentes. Esa conmutación estructural contribuirá a liberar una cantidad notable de energía en un periodo de tiempo muy corto, y la ausencia de electrolitos posee obvias ventajas en cuanto a integración y miniaturización de los elementos de almacenamiento energético.

 

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