Los materiales inteligentes generan electricidad y ayudan a regular la temperatura mediante la refrigeración
Textiles de nueva generación
Investigadores del Instituto Leibniz de Tecnología Fotónica de Jena (Alemania) están desarrollando un suministro de energía autosuficiente basado en los textiles. De este modo, en el futuro debería ser más fácil suministrar energía a los dispositivos electrónicos móviles que se lleven cerca del cuerpo, incluso cuando no se disponga de una fuente de alimentación externa. Los textiles inteligentes utilizan el calor emitido por el cuerpo humano y lo convierten en electricidad. Sus propiedades de refrigeración también hacen que los nuevos materiales sean interesantes para aplicaciones de seguridad y, al mismo tiempo, garantizan una mayor comodidad y bienestar.
Tejidos inteligent Tejidos espaciadores con revestimiento termoeléctrico para la detección de la temperatura, la captación de energía y la refrigeración activa
Leibniz-IPHT
Los dispositivos electrónicos miniaturizados que se llevan en el cuerpo, los llamados wearables, controlan las funciones vitales, cuentan los pasos o proporcionan información sobre el tráfico y el tiempo. Con el fin de suministrar continuamente energía a estos compañeros técnicos, los investigadores del Instituto Leibniz de Tecnología Fotónica (Leibniz IPHT), junto con un equipo de ITP GmbH en Weimar (Alemania) y el fabricante textil E. CIMA en España, han desarrollado un material que suministra la energía necesaria independientemente de fuentes de alimentación externas: Los modernos textiles inteligentes convierten el calor del cuerpo en electricidad mediante efectos termoeléctricos, que pueden almacenarse en una batería.
Suministro de energía independiente
"Nuestra visión es utilizar materiales textiles para la generación de energía. Flexibles, orientados a la demanda y respetuosos con el medio ambiente, estos tejidos inteligentes pueden abastecer de energía de forma autosuficiente a dispositivos móviles de electrónica de consumo o aplicaciones sanitarias. Los relojes inteligentes o las pulseras de fitness se llevan directamente en el cuerpo y, por tanto, pueden recibir energía en cualquier momento. Los parámetros vitales pueden, por ejemplo, medirse y controlarse de forma continua", explica el Dr. Jonathan Plentz, director del grupo de investigación Photonic Thin Film Systems de Leibniz IPHT.
Centrarse en el ser humano para la generación de energía
Para la generación de energía, los investigadores de Jena utilizan generadores termoeléctricos, que convierten el propio calor del cuerpo en energía eléctrica (efecto Seebeck). Para ello, se aplican recubrimientos de película fina en forma de óxido de zinc dopado con aluminio (Al:ZnO) a los tejidos textiles como capa funcional termoeléctrica. Los investigadores pudieron medir efectos termoeléctricos con potencias de hasta 0,2 μW mediante diferencias de temperatura entre la superficie de la piel del usuario y la temperatura ambiente o mediante calor residual industrial. La electricidad generada podría almacenarse en una batería para satisfacer las necesidades energéticas de dispositivos electrónicos para la salud o el deporte. "Esto hace que el suministro de energía de los dispositivos sea autosuficiente", afirma la Dra. Gabriele Schmid, directora del proyecto en Leibniz IPHT.
Refrigeración termoeléctrica para más seguridad y bienestar
Los textiles inteligentes pueden hacer mucho más: El efecto termoeléctrico también puede utilizarse para la refrigeración mediante energía eléctrica y, por tanto, para aplicaciones de refrigeración y regulación de la temperatura (efecto Peltier). Plentz ve un posible campo de aplicación en la industria del acero: "Los trabajadores de los altos hornos están expuestos a altos niveles de calor. Incluso al cabo de poco tiempo, su temperatura corporal aumenta considerablemente debido al calor circundante. Los tejidos refrigerantes inteligentes integrados en la ropa de protección pueden ayudar a regular mejor la temperatura corporal. Además, los materiales textiles se caracterizan especialmente por su permeabilidad al aire, su ligereza y su flexibilidad, lo que no sólo tiene un efecto positivo en la gestión térmica, sino que también proporciona un confort adicional en entornos de trabajo difíciles".
En las pruebas, la refrigeración Peltier demostró una diferencia de temperatura de hasta 12 °C, algo único para los elementos termoeléctricos textiles. En el futuro, esto podría utilizarse no sólo para controlar las temperaturas en áreas de proceso crítico en la industria, sino también para proporcionar una protección aún mejor para la policía y los bomberos utilizando textiles inteligentes con propiedades de refrigeración. Una regulación activa de la temperatura corporal con un alto nivel de confort textil es también muy importante en el ámbito del bienestar y en el entorno médico (por ejemplo, para reducir la fiebre). La refrigeración de productos de transporte mediante textiles funcionalizados abre otros campos de aplicación.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
G. Schmidl et al.; "3D spacer fabrics for thermoelectric textile cooling and energy generation based on aluminum doped zinc oxide"; Smart Materials and Structures 29, (2020) 125003.
G. Schmidl et al.; "Aluminum-doped zinc oxide–coated 3D spacer fabrics with electroless plated copper contacts for textile thermoelectric generators"; Materials Today Energy 21 (2021) 100811.
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