Por primera vez, se ha creado un módulo termoeléctrico orgánico suave y elástico que puede recolectar energía del calor corporal. El avance fue posible gracias a un nuevo material compuesto que puede tener un uso generalizado en ropa inteligente, electrónica portátil y piel electrónica.
Investigadores del Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping han desarrollado un material compuesto orgánico con propiedades únicas: no solo es suave y elástico, también tiene una alta conductividad eléctrica y buenas propiedades termoeléctricas. Esto lo hace ideal para muchas aplicaciones portátiles.
Los investigadores han publicado el resultado en Nature Communications, junto con colegas de Bélgica, Nueva Zelanda y California.
Un compuesto totalmente nuevo
Nara Kim, postdoctorado e ingeniera de investigación principal en el Laboratorio de Electrónica Orgánica, ha combinado tres materiales: el polímero conductor PEDOT:PSS, un caucho de poliuretano soluble en agua y un líquido iónico. El resultado es un compuesto con propiedades únicas. El PEDOT:PSS le otorga propiedades termoeléctricas, el caucho proporciona elasticidad y el líquido iónico asegura suavidad.
Nara Kim ha llevado a cabo la investigación bajo el liderazgo del profesor Xavier Crispin y el profesor titular Klas Tybrandt, ambos en el Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping.
“Xavier Crispin es pionero en materiales termoeléctricos orgánicos; Klas Tybrandt es un experto en materiales electrónicos blandos; y yo aporto mi conocimiento de los compuestos orgánicos. Se nos ocurrió la idea del nuevo material juntos”, dice ella.
PEDOT:PSS es un polímero conductor que es más común de lo que se piensa y se usa en muchas aplicaciones, entre otras cosas debido a sus buenas propiedades termoeléctricas. Pero la película gruesa de polímero es demasiado dura y frágil para integrarse con éxito en la electrónica portátil.
“Nuestro material es 100 veces más blando y 100 veces más elástico que el polimero conductor PEDOT:PSS”, dice Klas Tybrandt, quien lidera el grupo de Soft Electronics en el Laboratorio de Electrónica Orgánica.
Figura 1. El generador termoeléctrico elástico.
Imprimible en varias superficies
“La capacidad de controlar la estructura del material tanto a nanoescala como a microescala nos permite combinar las excelentes propiedades de los diferentes materiales en un compuesto”, dice.
El nuevo compuesto también es imprimible.
“El compuesto se formuló mediante una mezcla de solución a base de agua y se puede imprimir en varias superficies. Cuando la superficie se dobla, el material compuesto sigue el movimiento. Y el proceso para fabricar el compuesto es económico y ecológico”, dice Nara Kim.
Vídeo: composiciones de polímeros conductores elásticos en módulos termoeléctricos. Cortesía de Universidad de Linkoping
Los investigadores ven una gran variedad de nuevas posibilidades utilizando el material para crear materiales conductores orgánicos suaves y elásticos.
“Hay muchos líquidos iónicos, polímeros conductores y elastómeros tradicionales que se pueden combinar para proporcionar nuevos nanocompuestos para muchas aplicaciones, como generadores termoeléctricos, supercondensadores, baterías, sensores y aplicaciones portátiles e implantables que requieren materiales gruesos, elásticos y conductores de electricidad”, Dice Xavier Crispin.
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