Un equipo internacional de científicos, incluidos dos investigadores que ahora trabajan en el Centro de Tecnología de Sensores Avanzado (CAST) de la UMBC, ha demostrado que los nanotubos de carbono retorcidos son más eficientes por unidad de masa que las modernas baterías de iones de litio. Pueden almacenar tres veces más energía. Este hallazgo puede presentar a los nanotubos de carbono como una solución prometedora para el almacenamiento de energía en dispositivos que deben ser livianos, compactos y seguros, como implantes y sensores médicos. La investigación fue publicada recientemente en la revista Nanotecnología de la naturaleza.
Sanjeev Kumar Ujjain de CAST fue el investigador principal de este trabajo. Comenzó el proyecto mientras estaba en la Universidad Shinsho, Nagano, Japón, y continuó después de llegar a la UMBC en 2022. Preeti Ahuja de CAST también contribuyó a los aspectos de caracterización del material de la investigación.
Los investigadores estudiaron nanotubos de carbono de pared simple, que son láminas de carbono puro en forma de paja de solo 1 átomo de espesor. Los nanotubos de carbono son ligeros, relativamente fáciles de fabricar y unas 100 veces más resistentes que el acero. Sus asombrosas propiedades han llevado a los científicos a explorar su uso potencial en una amplia gama de tecnologías de sondeo futuras, incluidos los ascensores espaciales.
Para investigar el potencial de los nanotubos de carbono para almacenar energía, los investigadores de la UMBC y sus colegas crearon “cuerdas” de nanotubos de carbono a partir de haces de nanotubos disponibles comercialmente. Después de estirar y torcer los tubos hasta formar un solo hilo, los investigadores los recubrieron con diversas sustancias destinadas a aumentar la resistencia y flexibilidad de las cuerdas.
El equipo probó cuánta energía podían almacenar girando las cuerdas y midiendo la energía liberada mientras se enrollaban. Descubrieron que las cuerdas de mejor rendimiento podían almacenar 15.000 veces más energía por unidad de masa que los resortes de acero y aproximadamente tres veces más energía que las baterías de iones de litio. La energía almacenada permanece estable y accesible a temperaturas de -76 a +212 °F (-60 a +100 °C). Los materiales de las cuerdas de nanotubos de carbono también son más seguros para el cuerpo humano que los materiales utilizados en las baterías.
“Los seres humanos han almacenado energía durante mucho tiempo en resortes mecánicos de dispositivos eléctricos como relojes y juguetes”, dice Kumar Ujain. “Esta investigación muestra que los nanotubos de carbono retorcidos tienen un gran potencial para almacenar energía mecánica y estamos entusiasmados de compartir la noticia con el mundo”. Dice que el equipo CAST ya está trabajando para incorporar nanotubos de carbono retorcidos como fuente de energía para un prototipo de sensor que están desarrollando.
