Ingeniería de elastómeros de cristal líquido para obtener una alta termopotencia en capacitores iónicos...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Recolección de Energía
• Termoelectricidad

Sus antecedentes:

• Los materiales termoeléctricos iónicos (i-TE) son prometedores para la recolección de energía térmica de baja calidad.
• El desarrollo de materiales i-TE de tipo n está rezagado con respecto a los de tipo p, lo que dificulta las aplicaciones.
• Los elastómeros de cristal líquido (LCE) ofrecen propiedades sintonizables para materiales avanzados.

Objetivo del estudio:

• Ingeniería de nuevos materiales i-TE n y p para mejorar la recolección de energía térmica.
• Superar las limitaciones de los materiales i-TE existentes, particularmente los homólogos n.
• Demostrar la integración de estos materiales en dispositivos termoeléctricos funcionales.

Principales métodos:

• Ingeniería de LCE de estructuras de cadena lateral a cadena principal.
• Hinchamiento de LCE con electrolitos LiBF4 o EMIM TFSI.
• Fabricación de capacitores iónicos termoeléctricos en forma de fibra utilizando pares p/n.

Principales resultados:

• Se logró el mayor alcance ajustable del coeficiente Seebeck p-n (-27,4 a 28,8 mV K⁻¹) para materiales homólogos por debajo del 30 % de HR.
• Se integró un capacitor iónico termoeléctrico (i-TE) homogéneo en forma de fibra con tres pares p/n.
• Se generó un voltaje de salida de 402,5 mV con una diferencia de temperatura de 2,5 K.
• Se alcanzó una densidad de energía areal de 8,1 mJ m⁻² por fibra de tipo n.
• Se demostró una excelente estabilidad del material bajo estiramiento cíclico, pruebas a largo plazo y ciclos térmicos.

Conclusiones:

• Los materiales i-TE basados en LCE diseñados exhiben un rendimiento superior de tipo n y p.
• Los materiales desarrollados permiten el almacenamiento eficiente de energía térmica-cargada en dispositivos flexibles.
• Estos hallazgos resaltan el potencial de los materiales i-TE basados en LCE en dispositivos portátiles y electrónica flexible.