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Viernes, 10 febrero 2017
Ciencia de los Materiales

Un material capaz de convertir al mismo tiempo luz, calor y movimiento en electricidad

Nos rodean muchas formas de energía: la luz solar; el calor generado por infinidad de procesos naturales o de manera residual por máquinas; e incluso nuestros propios movimientos. Toda esa energía, desperdiciada normalmente, puede llegar a alimentar nuestros aparatos electrónicos portátiles o ponibles, desde sensores biométricos a relojes inteligentes. Ahora, unos investigadores de la Universidad de Oulu en Finlandia han encontrado que un material con una estructura idónea de cristal de perovskita posee las propiedades adecuadas para extraer energía de múltiples fuentes a un tiempo.

 

Las perovskitas son una familia de minerales, la estructura de muchos de los cuales ha demostrado ser prometedora a la hora de recolectar uno o dos tipos de energía a un tiempo, pero no todos simultáneamente. Un miembro de la familia puede ser bueno para células solares, con las propiedades adecuadas para convertir energía solar en electricidad de forma eficiente. Mientras tanto, otros pueden ser buenos en aprovechar la energía de los cambios en la temperatura, así como de los cambios en la presión, que pueden surgir del movimiento, lo que les convierte, respectivamente, en materiales piroeléctricos y materiales piezoeléctricos.

 

Aprovechar un solo tipo de energía no es lo ideal, ya que no tiene por qué estar disponible siempre, como por ejemplo ocurre con la luz solar, ausente durante la noche. Conviene pues tener dispositivos capaces de aprovechar varios tipos simultáneamente. Ya ha habido investigadores que han desarrollado dispositivos que pueden aprovechar múltiples formas de energía, pero precisan también de múltiples materiales, aumentando irremediablemente el tamaño de lo que se supone debería ser un dispositivo pequeño y portátil.

 

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La luz solar y el viento son dos grandes fuentes de energía renovable. (Foto: Claire Fackler, CINMS, NOAA)

 

Yang Bai y sus colegas de la Universidad de Oulu han comprobado que un tipo específico de perovskita llamado KBNNO podría ser capaz de aprovechar muchas formas de energía. Como todas las perovskitas, el KBNNO es un material ferroeléctrico, lleno de diminutos dipolos eléctricos.

 

Cuando los materiales ferroeléctricos como el KBNNO sufren cambios de temperatura, sus dipolos se desalinean, lo que induce una corriente eléctrica. La carga eléctrica se acumula también en función de la dirección a la que apuntan los dipolos. Deformar el material ocasiona que ciertas regiones atraigan o repelan cargas, generando de nuevo una corriente.

 

Otros investigadores estudiaron anteriormente las propiedades fotovoltaicas y ferroeléctricas generales de los materiales del tipo KBNNO, pero lo hicieron a temperaturas un par de cientos de grados por debajo del punto de congelación del agua, y no se centraron en propiedades relacionadas con la temperatura o la presión. El nuevo estudio representa la primera vez en que se examinan todas estas propiedades a un mismo tiempo y a temperatura mucho más elevada, incluso por encima de la temperatura ambiente típica.

 

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