Los hogares inteligentes del futuro podrían alimentarse con aparatos electrónicos construidos sobre piedras
Los dispositivos de microenergía de piedra podrían proporcionar energía de alto rendimiento, personalizable y convenientemente accesible a partir de materiales de construcción naturales
¿Y si pudieras alimentar los termostatos, altavoces y luces inteligentes de tu casa con una encimera? Las piedras, como el mármol y el granito, son materiales naturales y ecológicos que muchas personas que construyen o renuevan sus casas ya utilizan. Ahora, en un paso hacia la integración del almacenamiento de energía con estos materiales, los investigadores han fabricado microsupercondensadores en la superficie de las baldosas de piedra. Los dispositivos, de los que se informa en ACS Nano, son duraderos y fáciles de ampliar para obtener fuentes de energía personalizables en 3D.
Los dispositivos de microenergía interconectados construidos sobre baldosas de mármol crean sistemas de suministro de energía en 3D personalizables.
Adapted from ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.2c01753
Sería conveniente que las superficies de las habitaciones pudieran cargar dispositivos domésticos inteligentes u otros pequeños aparatos electrónicos sin estar conectados a la red eléctrica. Y aunque la piedra es un material muy utilizado para suelos, encimeras y salpicaderos decorativos, no se ha integrado con dispositivos de almacenamiento de energía, como baterías y condensadores. Pero las piedras, incluso las que están pulidas y parecen lisas, tienen protuberancias y chavetas microscópicas, lo que dificulta la adhesión de componentes eléctricos a ellas. Los investigadores han descubierto recientemente cómo colocar microsupercondensadores, que tienen velocidades de carga y descarga rápidas y un excelente almacenamiento de energía, en superficies irregulares con láser. Así que Bongchul Kang y sus colegas quisieron adaptar este método para construir microsupercondensadores sobre mármol.
Los investigadores modelaron una solución de nanopartículas de óxido de cobre sobre una baldosa de mármol en dos caras en forma de peine cuyas puntas estaban intercaladas. Apuntaron un láser de infrarrojo cercano sobre las nanopartículas, produciendo electrodos de cobre puro que eran porosos, altamente conductores y estaban fuertemente adheridos a la superficie de la piedra. Para formar el microsupercondensador, los investigadores depositaron óxido de hierro en uno de los electrodos para formar un cátodo, y óxido de manganeso en el otro para formar un ánodo. La capa de electrolito que conecta los electrodos se hizo con una solución de perclorato de litio y polímero. En las pruebas, el dispositivo mantuvo una gran capacidad de almacenamiento de energía incluso después de 4.000 ciclos de carga y descarga. Cuando se encadenaron varios dispositivos de microenergía en un conjunto de tres por tres, se almacenó suficiente energía para encender un LED. Además, los dispositivos de almacenamiento de energía de piedra eran excepcionalmente duraderos frente a impactos fuertes y podían reciclarse rápidamente. Los investigadores afirman que los dispositivos de microenergía de piedra podrían proporcionar energía de alto rendimiento, personalizable y convenientemente accesible a partir de materiales de construcción naturales.
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