Pisos de madera que generan suficiente energía a partir de las pisadas para iluminar una casa
La energía es una necesidad para la vida humana moderna, y las personas consumen cada vez más energía para realizar sus actividades en la vida diaria. La eficiencia energética de los edificios podría mejorar considerablemente al permitir que los materiales de construcción conviertan la energía mecánica de sus ocupantes directamente en electricidad útil .
En un avance potencial de eficiencia energética para el diseño de interiores, los investigadores de ETH Zurich han demostrado que los pisos de madera pueden recolectar suficiente energía con solo caminar sobre ellos para encender bombillas LED y pequeños dispositivos electrónicos.
Los investigadores han desarrollado nanogeneradores triboeléctricos de madera que generan electricidad a partir de nuestras pisadas. El equipo transformó la madera en un nanogenerador intercalando dos piezas de madera funcionalizada entre electrodos. También mejoraron la madera utilizada en su nanogenerador con una combinación de un revestimiento de silicona y nanocristales incrustados.
Son las pisadas las que provocan el efecto triboeléctrico, haciendo que las piezas de madera se carguen eléctricamente a través de contactos y separaciones periódicas cuando se sujetan con correas. Durante el efecto triboeléctrico, los electrones pueden transferirse de un objeto a otro, generando electricidad.
Sin embargo, hay un problema al hacer un nanogenerador de madera . “ La madera es básicamente triboneutral ”, dice el autor principal Guido Panzarasa. “ Significa que la madera no tiene una tendencia real a adquirir o perder electrones. “Esto limita la capacidad del material para generar electricidad”, por lo que el desafío es hacer madera que sea capaz de atraer y perder electrones. “
Para superar este problema, el equipo recubrió una pieza de madera con silicona que gana electrones fácilmente al contacto e incrustó en la otra pieza iones metálicos y moléculas orgánicas que le dan una mayor tendencia a perder electrones. El equipo probó este tratamiento en diferentes especies de madera tallada en diferentes direcciones y descubrió que un nanogenerador triboeléctrico hecho con abeto cortado radialmente funcionó mejor. Los tratamientos aumentaron el rendimiento del nanogenerador triboeléctrico, generaron 80 veces más electricidad que la madera natural y proporcionaron una producción estable de hasta 1500 ciclos.
Según los investigadores, el prototipo de piso de madera con un área de superficie ligeramente más pequeña que una hoja de papel podría generar suficiente energía para encender lámparas LED domésticas y pequeños dispositivos electrónicos como calculadoras.
“ Nuestro enfoque fue demostrar la posibilidad de modificar la madera con procedimientos relativamente amigables con el medio ambiente para hacerla triboeléctrica ”, dice Panzarasa. “ La pícea es barata y está disponible y tiene propiedades mecánicas favorables. El enfoque de funcionalización es bastante simple y puede ser escalable a nivel industrial. Es solo una cuestión de ingeniería. “
Además de ser eficiente, sostenible y escalable, el nanogenerador recientemente desarrollado también conserva las características que hacen que la madera sea útil para el diseño de interiores. A continuación, el equipo planea optimizar aún más el nanogenerador con recubrimientos químicos que sean más ecológicos y fáciles de implementar.
“ Aunque inicialmente nos enfocamos en la investigación básica, eventualmente, la investigación que hacemos debería conducir a aplicaciones en el mundo real ”, dice Panzarasa. “ El objetivo final es comprender las potencialidades de la madera más allá de las ya conocidas y habilitar madera con nuevas propiedades para futuros edificios inteligentes sostenibles. “