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Descubrimiento favorece a dispositivos termoeléctricos que recogen energía a partir de calor residual

Descubrimiento que favorece los dispositivos termoeléctricos, que recogen energía renovable, a partir de calor residual

Publicado: Martes, 8/5/2012 - 19:17  | 2336 visitas.

Imagen: Ecuador Ciencia
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Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois (Estados Unidos) ha revelado nueva información acerca de cómo fluye el calor a través de una interfaz entre dos materiales mediante una combinación de materiales, a escala atómica, y mediciones ultrarrápidas. Los investigadores han demostrado que una sola capa de átomos puede interrumpir, o mejorar, el flujo de calor, a través de una interfaz. El hallazgo ha sido publicado en "Nature Materials".

Mejorar del control del intercambio de calor es clave para mejorar el rendimiento de las tecnologías actuales -como los circuitos integrados y los motores de combustión-, y también de las tecnologías emergentes, como los dispositivos termoeléctricos, que recogen energía renovable, a partir de calor residual. Sin embargo, el control del intercambio de calor se ha visto obstaculizado por la comprensión incompleta de cómo fluye el calor entre, y a través de, los materiales.

"El calor fluye por el material eléctrico aislante, mediante fonones --las vibraciones colectivas de los átomos que se desplazan en forma de ondas-- a través de un material", explica David Cahill, coautor del estudio, quien añade que, "en comparación con nuestro conocimiento sobre cómo viajan la electricidad y la luz, a través de los materiales, nuestro conocimiento sobre el flujo de calor es bastante rudimentario". Una de las razones de que tal conocimiento siga siendo difícil de alcanzar es la dificultad de medir la temperatura con precisión, sobre todo, en pequeñas escalas de longitud y cortos períodos de tiempo.

Durante la última década, el grupo de Cahill ha perfeccionado una técnica de medición, usando pulsos de láser muy cortos --duran sólo una billonésima de segundo-- con el fin de investigar el flujo de calor, con precisión. Cahill se asoció con Paul Braun, profesor de Ciencia de los Materiales e Ingeniería de la Universidad de Illinois, para entender cómo afectan las características atómicas, al transporte del calor.

Los investigadores crearon un "sándwich molecular" depositando una sola capa de moléculas, sobre una superficie de cuarzo. A continuación, a través de una técnica conocida como transferencia de impresión, colocaron una película de oro, muy delgada, en la parte superior de estas moléculas.

Finalmente, los científicos aplicaron un impulso de calor a la capa de oro, y midieron la forma en que éste viajó a través del sándwich, hasta la superficie inferior de cuarzo. El equipo observó, entonces, un cambio en la transferencia de calor, en función de la fuerza con la que las moléculas se unían al oro, demostrando que las uniones más fuertes producían un incremento en el flujo de calor.

Los investigadores también adaptaron la química de las interfaces, para marcar un valor de flujo de calor entre los dos extremos, verificando así la capacidad de utilizar este hallazgo para el diseño de materiales para el transporte térmico.

Noticia publicada en Ecoticias (España)

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