El dispositivo electrónico en el que está leyendo produce actualmente una cantidad modesta a significativa de CALOR residual. De hecho, casi el 70% de la energía producida anualmente en EE. UU. se desperdicia en última instancia como calor, en gran parte a menos de 100 grados centígrados.

Los principales culpables son computadoras y otros dispositivos electrónicos, vehículos, así como maquinaria industrial. El desperdicio de calor también es un gran problema para los supercomputadores, ya que a medida que se condensan más circuitos en áreas cada vez más pequeñas, los microcircuitos se calientan más.

También se ha estimado que una sola supercomputadora de exascala de próxima generación podría usar hasta el 10% de la producción de energía de una sola central eléctrica de carbón, y que casi toda esa energía se desperdiciará en última instancia como calor .

¿Qué pasaría si fuera posible convertir esa energía de calor en una fuente de energía utilizable?

No es una idea nueva, por supuesto. De hecho, la posibilidad de generación de energía termoeléctrica, donde un gradiente de temperatura se convierte en electricidad, se reconoció ya en 1821, casi al mismo tiempo que Michael Faraday desarrolló el motor eléctrico .

Desafortunadamente, cuando la fuente de calor es de "bajo grado", es decir, menos de 100 grados Celsius, surgen varias limitaciones. Para que funcione bien, necesita materiales que tengan una conductividad eléctrica bastante alta, pero baja conductividad térmica. No es una combinación fácil de encontrar.

Tomando un enfoque diferente, los investigadores de la Universidad de California, Berkeley, han desarrollado una película delgada que utiliza la cosecha piroeléctrica para capturar el desperdicio de calor y convertirlo en electricidad.

Los hallazgos fueron publicados hoy en Nature Materials .

La piroelectricidad se relaciona con la forma en que los materiales cambian a nivel atómico en respuesta a la temperatura. Incluso pequeños cambios en la temperatura pueden alterar la polarización de ciertos materiales. Cuando dichos materiales se calientan y enfrían, pueden generar un voltaje temporal. Si este calentamiento-enfriamiento se mantiene en un ciclo continuo, entonces el material puede convertir esas fluctuaciones de temperatura en energía eléctrica.

Si bien la recolección piroeléctrica de calor residual tampoco es una idea nueva, ha sido difícil desarrollar materiales piroeléctricos increíblemente delgados. Esto se debe a que el desarrollo y la optimización efectivos de un material piroeléctrico requieren que los investigadores puedan medir con precisión propiedades como la temperatura, la corriente y el calor fuente, lo cual no es fácil de hacer a escala nanométrica.

Los investigadores de UC Berkeley pudieron desarrollar un material de menos de 100 nanómetros de espesor que es muy adecuado para cosechar calor residual por debajo de 100 grados Celsius.

Además, también pudieron usar esta película delgada para desarrollar un dispositivo que pueda monitorear esas propiedades críticas a pequeña escala.

"Al crear un dispositivo de película delgada [VIDEO], podemos entrar y salir del sistema rápidamente, lo que nos permite acceder a la energía piroeléctrica a niveles sin precedentes para fuentes de calor que fluctúan con el tiempo", dijo el autor principal Lane Martin, profesor asociado de ciencia de materiales e ingeniería en UC Berkeley.

Y prosigue: "Todo lo que estamos haciendo es obtener calor y aplicar campos eléctricos a este sistema, y ​​podemos extraer energía". "Sabemos que necesitamos nuevas fuentes de energía, pero también debemos mejorar la utilización de la #energía que ya tenemos", dijo Martin. "Estas películas delgadas nos pueden ayudar a exprimir más energía de la que tenemos hoy en día de cada #fuente de energía".