Un equipo de científicos de talla mundial, incluidos dos investigadores que ahora trabajan en el Centro de Tecnología de Sensores Avanzado (CAST) de la UMBC, ha realizado un descubrimiento innovador. Su investigación revela que los nanotubos de carbono retorcidos tienen el potencial de almacenar tres veces más energía por unidad de masa que las baterías avanzadas de iones de litio. Este descubrimiento podría revolucionar el almacenamiento de energía para dispositivos ligeros, compactos y seguros, como implantes y sensores médicos.
El trabajo del equipo, publicado recientemente en la revista Nature Nanotechnology, representa un importante paso adelante en el desarrollo de nanotubos de carbono como una prometedora solución de almacenamiento de energía. Sanjeev Kumar Ujjain, investigador principal de CAST, sentó las bases para este avance en la Universidad Shinshu de Japón antes de continuar la investigación en la UMBC. Además, Preeti Ahuja, también de CAST, jugó un papel fundamental en los aspectos de caracterización del material del estudio.
El potencial de los nanotubos de carbono es enorme. Estas asombrosas estructuras parecidas a paja hechas de láminas de carbono puro de solo un átomo de espesor son livianas, fáciles de fabricar y aproximadamente 100 veces más resistentes que el acero. Los científicos están explorando activamente sus diversas aplicaciones, incluido su uso potencial en tecnologías futuras como los ascensores espaciales.
Para examinar el potencial de almacenamiento de energía de los nanotubos de carbono, investigadores de la Universidad de Maryland en el condado de Baltimore y sus socios crearon «ataduras» de nanotubos de carbono uniendo nanotubos disponibles comercialmente. Luego, estas cuerdas se sometieron a estiramientos y torsiones para formar un solo hilo y se recubrieron con diferentes materiales para mejorar su resistencia y flexibilidad.
El equipo realizó pruebas para medir la capacidad de almacenamiento de energía de las cuerdas torciéndolas y monitoreando la energía liberada cuando se desenrollaban. Los resultados mostraron que las cuerdas de mejor rendimiento podían almacenar 15.000 veces más energía por unidad de masa que los resortes de acero y aproximadamente tres veces más energía que las baterías de iones de litio.
Vale la pena señalar que la energía almacenada permanece constantemente disponible en temperaturas que oscilan entre -76 y +212 grados Fahrenheit (-60 y +100 grados Celsius). Además, los materiales de las cuerdas de nanotubos de carbono son más seguros para el cuerpo humano en comparación con 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». dice Kumar Ujain. «Esta investigación muestra que los nanotubos de carbono retorcidos tienen un gran potencial para almacenar energía mecánica y estamos entusiasmados de compartir la noticia con el mundo».
El equipo CAST ya está trabajando en la incorporación de nanotubos de carbono retorcidos como fuente de energía en un prototipo de sensor que están desarrollando actualmente.
Referencia en la revista:
- Shigenori Utsumi, Sanjeev Kumar Ojin, Satoshi Takahashi, Ryo Shimodomai, Tai Yamura, Ryusuke Okuda, Ryuichiro Kobayashi, Oga Takahashi, Satoshi Miyazono, Naoki Kato, Keiichi Aburamoto, Yuta Hosoi, Preeti Ahuga, Ayumi Furose, Yuma Kawamata, Hayato Otsuka, Kazunori Fujisawa, Takuya Hayashi, David Tomanek y Katsumi Kaneko. Capacidad gigante de almacenamiento de energía nanomecánica en ataduras de nanotubos de carbono trenzados de pared simple. Nanotecnología Natural, 2024; Identificación digital: 10.1038/s41565-024-01645-x