Nanotechnologia

Naukowcy z Instytutu Materiałoznawstwa w Barcelonie (ICMAB-CSIC) stworzyli nową koncepcję materiału termoelektrycznego i opublikowali ją w czasopiśmie Energy & Environmental Science. Jest to urządzenie stworzone z celulozy produkowanej in situ za pomocą bakterii wraz z użyciem niewielkiej ilości nanomateriału przewodzącego.

„Zamiast produkować materiał konieczny do wytwarzania energii, uprawiamy go”, wyjaśnia badacz Mariano Campoy-Quiles. „Bakterie zostają rozproszone w środowisku wodnym zawierającym cukier i nanorurki węglowe. W skutku produkują nanocelulozowe włókna, które stanowią materiał urządzenia, na którym osadzone są nanorurki węglowe” – komentuje Campoy-Quiles.

„Otrzymujemy materiał odporny mechanicznie, elastyczny i odkształcalny. To wszystko również dzięki włóknom celulozowym i wysokiej przewodności elektrycznej nanorurek węglowych”, wyjaśnia Anna Laromaine, uczestniczka badania. „Celem jest zbliżenie się do koncepcji gospodarki cyrkulacyjnej z wykorzystaniem zrównoważonych materiałów. Należy pamiętać, że nie są one toksyczne dla środowiska. Wykorzystuje się je w małych ilościach oraz mogą być poddane recyklingowi, a następnie ponownie wykorzystane”, wyjaśnia Anna Roig.

Na dodatek badaczka twierdzi, że: „Materiał ten ma większą stabilność termiczną w porównaniu z innymi materiałami termoelektrycznymi wytworzonymi na bazie syntetycznych polimerów. Może pracować aż do temperatury 250°C. Ponadto, urządzenie nie wykorzystuje toksycznych pierwiastków. Celuloza może być łatwo poddana recyklingowi (może zostać zdegradowana w procesie enzymatycznym przekształcając się w glukozę). Jednocześnie można odzyskać nanorurki węglowe, będące najdroższym elementem urządzenia”.

„Z drugiej strony, wymiary nanorurek węglowych są podobne do wymiarów nanowłókien celulozowych, co skutkuje jednorodną dyspersją. Połączenie ich ma pozytywny wpływ na właściwości mechaniczne celulozy, czyniąc ją jeszcze bardziej odkształcalną, rozciągliwą i odporną”.

Urządzenia te mogą być wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej z ciepła resztkowego. „W niedalekiej przyszłości mogą być one stosowane jako urządzenia do użytku domowego, w medycynie lub sporcie. A jeśli wydajność zostałaby jeszcze bardziej zoptymalizowana, materiał ten mógłby zostać użyty do produkcji inteligentnych izolatorów termicznych lub hybrydowych fotowoltaiczno-termoelektrycznych systemów wytwarzania energii”, wyjaśnia Campoy-Quiles.

Zdaniem Roig: „Ze względu na dużą elastyczność celulozy i skalowalność procesu, urządzenia te mogą być wykorzystywane w dziedzinach, w których źródło ciepła ma nietypowe kształty lub zajmuje rozległą powierzchnie, ponieważ mogą być całkowicie pokryte tym materiałem”.

Trzeba od razu podkreślić, że celuloza bakteryjna jest prosta w produkcji. Technologia ta może być pierwszym krokiem w kierunku nowego wzorca energetycznego. Dzięki niemu użytkownicy będą mogli wyprodukować własne generatory elektryczne.

Źródło artykułu:https://nano-magazine.com/news/2019/1/31/a-sustainable-and-recyclable-thermoelectric-paper?fbclid=IwAR2YOWi-ZMooj8WKA3KoqM6lp6lS0pDD_kO2X_1YBreohQlEAtrwpWqiv0w

Redaktor: Filip Elgert