Nanotechnology Now - Comunicado de prensa: Se otorgan 900,000 dólares para optimizar los dispositivos de recolección de energía de grafeno: el compromiso de la Fundación WoodNext con el físico de la UOfA Paul Thibado se utilizará para desarrollar sistemas de sensores compatibles con seis fuentes de energía diferentes

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Pablo Thibado

CRÉDITO
Relaciones universitarias

Abstracto:
El profesor de física de la U of A, Paul Thibado, recibió un compromiso de $904,000 de la Fundación WoodNext, administrada por la Greater Houston Community Foundation. La subvención de cinco años apoyará el desarrollo de recolectores de energía de grafeno por parte de Thibado.

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Se otorgan 900,000 dólares para optimizar los dispositivos de recolección de energía de grafeno: el compromiso de la Fundación WoodNext con el físico de la UofA Paul Thibado se utilizará para desarrollar sistemas de sensores compatibles con seis fuentes de energía diferentes

Fayetteville, AR | Publicado el 12 de enero de 2024

“Hemos desarrollado con éxito un proceso para construir estructuras de dispositivos de recolección de energía con grafeno”, dijo Thibado, “pero las estructuras actuales no recolectan suficiente energía. Esta propuesta nos permitirá optimizar estas estructuras para recolectar nanovatios de energía, que es suficiente para hacer funcionar los sensores”.

Thibado y sus colegas desarrollarán tecnología de recolección de energía de grafeno (o GEH) para las siguientes fuentes de energía: radiación solar, térmica, acústica, cinética, no lineal y ambiental. A medida que se desarrolla cada dispositivo, su equipo construirá un prototipo completo de sistema de sensores alrededor de esa fuente de energía específica.

Nancy Chan, directora ejecutiva de la Fundación WoodNext, dijo: “Estamos entusiasmados de apoyar el trabajo de Paul. Creemos que es un paso importante en el desarrollo de más opciones de energía limpia, así como un avance potencialmente interesante en la construcción del Internet de las cosas”.

Thibado señaló que la actual tecnología de sensores de última generación funciona con baterías que requieren microvatios (una millonésima de vatio) de potencia continua. El objetivo de su proyecto es doble:

Reducir la demanda de energía del sensor a nanovatios (una milmillonésima parte de un vatio) y
Alimente estos sensores utilizando energía recolectada del entorno local.
En particular, estos sistemas no incluirán baterías, que tienen una vida útil limitada, lo que les permite alcanzar vidas operativas excepcionalmente largas, potencialmente de varias décadas.

“El uso masivo de esta tecnología expandirá aún más el Internet de las cosas”, explicó Thibado, “que transforma sensores comunes en nodos inteligentes dentro de una red inteligente. Por lo tanto, nuestros sistemas afectarán a una amplia gama de aplicaciones”.

¿Qué tan ancho? Thibado prevé que estos sensores se utilicen en el seguimiento de productos de transporte, gestión de flotas logísticas, seguimiento de ganado, sensores de suelo, monitoreo del clima agrícola, alertas de inundaciones ambientales, planificación de desastres, monitoreo atmosférico, mantenimiento predictivo, monitoreo de procesos de fabricación, medidores/redes inteligentes de servicios públicos, ciudad inteligente. estacionamiento, control de tráfico, iluminación urbana, gestión de residuos, gestión de bicicletas/scooters, sistemas de cámaras, sistemas de alarma de edificios, control de temperatura, iluminación, acceso, monitorización portátil del estado físico, seguimiento de niños y seguimiento médico. Entonces, bastante ancho.

Se espera que el costo de instalación de los GEH sea competitivo con otras formas de suministro de energía, tanto a pequeña como a gran escala. Sin embargo, el costo operativo de GEH será casi nulo, sin costos de combustible, carga, reemplazo o revisión. Por ejemplo, se podría colocar un chip GEH en un sensor de temperatura remoto. Este chip, componente de su módulo electrónico, liberará al dispositivo de la necesidad de alimentación externa o baterías. El chip no requerirá reemplazo, ya que tiene la misma vida que el resto de componentes del dispositivo. Con la tecnología GEH, el dispositivo puede ser más compacto, portátil y estar protegido contra cortes de energía.

Colaboradores adicionales
Una subsubvención de 210,000 dólares se destinará a David Blaauw, profesor de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Michigan. Blaauw, experto en sensores inalámbricos de baja potencia y sistemas integrados, supervisará la fabricación de sensores "Michigan Micro-Mote" diseñados a medida para una integración perfecta con cada tipo de cosechadora de energía de grafeno U de A.

Blaauw ajustará el consumo de energía y el ciclo de trabajo de los distintos sensores para alinearlos con la energía suministrada por la cosechadora UofA. También implementará un método de promedio de energía capacitivo para soportar breves períodos de mayor consumo de energía.

NTS Innovations, una empresa especializada en nanotecnología, posee la licencia exclusiva para desarrollar GEH en productos comerciales. La empresa ha proporcionado financiación para patentar, crear planes de negocio, encontrar socios comerciales y descubrir clientes.

La función de NTS Innovations durante el transcurso de la subvención es interactuar con los clientes sobre los criterios de aceptación, como los niveles mínimos de potencia necesarios para su inclusión en los productos. Actualmente, más de 60 partes han expresado interés en probar la tecnología y trabajar con Thibado y sus colegas para integrarla en sus aplicaciones.

Thibado cree que su equipo, en cooperación con NTS Innovations, podrá enviar un sensor GEH autoalimentado de primera generación a los clientes interesados para recibir comentarios ya en el segundo año del premio.

Grafeno y GEH
Descubierto en 2004, el grafeno es una lámina de grafito de un átomo de espesor. El grafeno independiente tiene una estructura ondulada, y cada ondulación se mueve hacia arriba y hacia abajo en respuesta a la temperatura ambiente.

"Cuanto más delgado es algo, más flexible es", dijo Thibado. “Y con sólo un átomo de espesor, no hay nada más flexible. Es como un trampolín que se mueve constantemente hacia arriba y hacia abajo. Si quieres evitar que se mueva, debes enfriarlo a 20 Kelvin”.

Los GEH utilizan una lámina de grafeno cargada negativamente suspendida entre dos electrodos metálicos. Cuando el grafeno se levanta, induce una carga positiva en el electrodo superior. Cuando gira hacia abajo, carga positivamente el electrodo inferior, creando una corriente alterna. Con diodos conectados en oposición, lo que permite que la corriente fluya en ambos sentidos, se proporcionan caminos separados a través del circuito, lo que produce una corriente CC pulsante que realiza un trabajo en una resistencia de carga.

Acerca de la Fundación WoodNext: La Fundación WoodNext gestiona la filantropía del innovador tecnológico y director ejecutivo y fundador de Roku, Anthony Wood, y su esposa, Susan. Sus esfuerzos filantrópicos están guiados por su misión general de promover el progreso humano y eliminar los obstáculos para una vida plena. La Fundación WoodNext otorga subvenciones e inversiones en una variedad de áreas, incluida la investigación científica y biomédica, la salud mental, las personas sin hogar, la educación, la conservación de la naturaleza, la recuperación de desastres y las oportunidades económicas, con un enfoque en abordar las causas fundamentales.

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