Un revolucionario material termoeléctrico sienta las bases para nuevas formas de energía eléctrica en el futuro

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Los materiales termoeléctricos convierten directamente el calor en electricidad y alimentan una amplia gama de productos, desde el vehículo Perseverance de la NASA que actualmente explora Marte hasta las neveras de viaje que enfrían tus bebidas.

Nuevo compuesto termoeléctrico

Un físico de la Universidad de Clemson ha unido fuerzas con colaboradores de China y Dinamarca para desarrollar un nuevo compuesto termoeléctrico de alto rendimiento que podría cambiar el paradigma.

La estructura atómica de un material, es decir, la forma en que los átomos se disponen en el espacio y el tiempo, determina sus propiedades. Los sólidos suelen ser cristalinos o amorfos. En los cristales, los átomos están en un patrón ordenado y simétrico. Los materiales amorfos tienen átomos distribuidos al azar.

El investigador de Clemson Jian He y el equipo internacional crearon un nuevo compuesto híbrido en el que las subredes cristalina y amorfa se entrelazan en una dualidad cristalina-amorfa única en su género.

“Nuestro material es una estructura atómica híbrida única, en la que la mitad es cristalina y la otra mitad amorfa. Si tienes una estructura atómica única o peculiar, es de esperar que veas propiedades muy inusuales porque las propiedades siguen a la estructura” comenta Clemson Jian He, profesor asociado del Departamento de Física y Astronomía de la Facultad de Ciencias.

Creando el material

Los investigadores crearon su material híbrido mezclando intencionadamente elementos del mismo grupo en la tabla periódica pero con tamaños atómicos diferentes.

En este caso, usaron los desajustes de tamaño atómico entre el azufre y el telurio y entre el cobre y la plata para crear un nuevo compuesto (Cu1-xAgx)2(Te1-ySy) en el que las subredes cristalinas y amorfas se entrelazan en una dualidad cristalina-amorfa única en su género. El nuevo compuesto mostró un excelente rendimiento termoeléctrico.

Aunque este descubrimiento no tiene un impacto directo en la aplicación actual, es probable que conduzca a mejores termoeléctricos en el futuro.

“El nuevo material tiene un buen rendimiento, pero lo más importante es cómo consigue ese nivel de rendimiento. Tradicionalmente, los materiales termoeléctricos son cristales. Nuestro material no es un cristal puro, y demostramos que podemos alcanzar el mismo nivel de rendimiento con un material con una nueva estructura atómica” agrega Clemson Jian He.

 

Dijo que espera que el nuevo material empiece a afectar a las aplicaciones en 10 o 20 años.

“Definitivamente pueden hacer algo que los materiales termoeléctricos actuales no pueden hacer, pero no ahora. Sin embargo, el futuro de esta investigación es brillante” Clemson Jian He.

Además de He, en la investigación participaron científicos de la Universidad Jiaotong de Shanghai, el Instituto de Cerámica de Shanghai y la SUSTech de China, y la Universidad de Aarhus de Dinamarca. Fuente: ecoinventos.com