{"id":30899,"date":"2020-07-01T13:00:15","date_gmt":"2020-07-01T11:00:15","guid":{"rendered":"https:\/\/icmsva.vallealto.es\/?p=30899"},"modified":"2020-07-01T13:00:15","modified_gmt":"2020-07-01T11:00:15","slug":"ana-borras-gana-el-premio-losada-villasante","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/icmsva.vallealto.es\/?p=30899","title":{"rendered":"Ana Borr\u00e1s gana el Premio Losada Villasante"},"content":{"rendered":"

Fuente: cicCartuja<\/a><\/p>\n

La investigadora del Instituto de Ciencia de los Materiales de Sevilla y jefa del\u00a0Grupo de Nanotecnolog\u00edas en Superficies y Plasma<\/a><\/strong>, Ana Borr\u00e1s, ha obtenido el Premio Losada Villasante a la Investigaci\u00f3n en Innovaci\u00f3n por su trabajo sobre \u00abAn\u00e1lisis sobre materiales avanzados para la captaci\u00f3n de energ\u00eda ambiental\u00bb. Su investigaci\u00f3n parte del concepto de\u00a0\u201cmultisource micro-scale energy harvesting\u201d o recolecci\u00f3n de energ\u00eda ambiental o residual y es el objetido del\u00a0trabajo en el que se encuentra actualmente su grupo, el\u00a0Proyecto 3DScavengers<\/a>.\u00a0<\/strong><\/p>\n

Ana Borr\u00e1s nos explica que las energ\u00edas cin\u00e9tica, t\u00e9rmica y solar est\u00e1n de forma omnipresentes en nuestro entorno bajo diversas formas como vibraciones, cambios y gradientes de temperatura, iluminaci\u00f3n solar y artificial, etc. pero su conversi\u00f3n mediante dispositivos de peque\u00f1a escala est\u00e1 limitada debido a la naturaleza intermitente y aleatoria de estas fuentes. Como respuesta a estas limitaciones, la comunidad cient\u00edfica ha comenzado a plantear muy recientemente el desarrollo de sistemas capaces de recolectar de varias fuentes simult\u00e1neamente o de forma secuencial pero usando un \u00fanico dispositivo, nanogeneradores h\u00edbridos o multifuente.<\/p>\n

Estos nanogeneradores trabajan bajo dos principios: 1) combinar diferentes recolectores de una sola fuente en un dispositivo, o 2) usar materiales multifuncionales capaces de convertir simult\u00e1neamente varias fuentes de energ\u00eda en electricidad. En 1), la eficiencia por unidad de volumen puede disminuir en comparaci\u00f3n con los recolectores individuales; en 2), a\u00fan se requiren grandes avances para optimizar la funcionalidades y fabricaci\u00f3n sostenible a gran escala de materiales multifuncionales que se presentan como candidatos potenciales, como algunos semiconductores piezoel\u00e9ctricos, \u00f3xidos y polim\u00e9ros ferroel\u00e9ctricos y perovskitas h\u00edbridas.<\/p>\n

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El\u00a0objetivo principal del proyecto ERC StG 3DScavengers en el que se trabaja en el grupo Nanotechnology on Surfaces and Plasmas<\/strong>, es precisamente llenar el vac\u00edo entre estos enfoques ofreciendo una soluci\u00f3n \u201ctodo en uno\u201d para la captaci\u00f3n de energ\u00eda de m\u00faltiples fuentes, basada en el dise\u00f1o a nanoescala de materiales tridimensionales multifuncionales. Estas nanoarquitecturas permitir\u00e1n la conversi\u00f3n individual o simult\u00e1nea de fuentes de micro energ\u00eda ambiental explotando los efectos fotovoltaicos, triboel\u00e9ctricos, piezoel\u00e9ctricos y piroel\u00e9ctricos, minimizando el coste medioambiental de su s\u00edntesis.<\/p>\n

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Para ello, un avance fundamental esperado en este proyecto es la demostraci\u00f3n de la potencialidad de una nueva aproximaci\u00f3n de fabricar estos dispositivos, basada en un protocolo sint\u00e9tico \u201cone-reactor\u201d. La idea consiste en combinar en un \u00fanico reactor de vac\u00edo las t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n y procesado necesarias para sintentizar los distintos componentes de estos dispositivos. Entre estas t\u00e9cnicas, la implementaci\u00f3n de tecnolog\u00eda de plasma permitir\u00e1 fabricar estos nanomateriales sin necesidad de procesos de alta temperatura por lo que se espera no s\u00f3lo dar el paso a la fabricaci\u00f3n escalable industrialmente si no tambi\u00e9n a una s\u00edntesis sostenible y de corto payback para estos dispositivos.<\/p>\n

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Una de las\u00a0ventajas principales de la aproximaci\u00f3n \u201cone-reactor\u201d es que combina t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n como evaporaci\u00f3n t\u00e9rmica, magnetr\u00f3n sputtering y deposici\u00f3n qu\u00edmica en vac\u00edo asistida por plasma, que ya son utilizadas de forma global en la fabricaci\u00f3n de componentes a gran escala<\/strong>\u00a0para \u00f3ptica, en microelectr\u00f3nica, en paneles fotovolt\u00e1icos, etc. Esto permite imaginar los nanogeneradores dise\u00f1ados en 3DScavengers funcionando a muy diferentes escalas, desde nano y microdispositivos a captadores de gran tama\u00f1o. Aunque la primera prueba de concepto de 3DScavenger consist\u00eda en desarrollar dispositivos wearables para la recolecci\u00f3n de residuos en interiores y exteriores el m\u00e9todo \u201cone-reactor\u201d allanar\u00e1 el camino hacia la aplicaci\u00f3n de los enfoques 3DScavengers en la recolecci\u00f3n de energ\u00eda a la macroescala. M\u00e1s del 20% del aporte de energ\u00eda consumida a nivel industrial se pierde debido a vibraciones y fluctuaciones de temperatura variables, la recuperaci\u00f3n aunque fuera s\u00f3lo de una peque\u00f1a fracci\u00f3n de esta energ\u00eda perdida tendr\u00eda un impacto ambiental y econ\u00f3mico transformador y avanzar\u00eda la agenda de sostenibilidad europea. Adem\u00e1s, estos nanogeneradores pueden proporcionar energ\u00eda a redes de sensores inal\u00e1mbricos autoalimentados para monitorear edificios, la salud humana y el medio ambiente o usarse como una fuente de energ\u00eda auxiliar para dispositivos electr\u00f3nicos port\u00e1tiles y port\u00e1tiles, un mercado que alcanzar\u00e1 los 75 mil millones de dispositivos en 2025.\u00a0\u00a0<\/p>\n

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Este proyecto acaba de cumplir un a\u00f1o y medio de implementaci\u00f3n en el CSIC<\/strong>, pero los primeros resultados ya est\u00e1n disponibles. As\u00ed Ana Borr\u00e1s y su grupo acaban de enviar la primera patente europea en el desarrollo de paneles de lluvia, basados en el efecto triboel\u00e9ctrico o de captaci\u00f3n de energ\u00eda cin\u00e9tica mediante contacto intermitente. Estos paneles ser\u00edan compatibles con su combinaci\u00f3n con paneles solares, de forma que los paneles ser\u00edan activos tanto bajo el sol como bajo el impacto de gotas de lluvia.<\/p>\n

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Tambi\u00e9n han demostrado como el m\u00e9todo \u201cone-reactor\u201d permite la fabricaci\u00f3n de sistemas h\u00edbridos piezoel\u00e9ctricos y triboel\u00e9ctricos que permiten la conversi\u00f3n de energ\u00eda cin\u00e9tica en forma de vibraciones de baja frecuencias, como las que encontramos en la naturaleza y las producidas por el movimiento corporal e incluso la voz. Una gran ventaja de estos dispositivos h\u00edbridos es que funcionan bajo un amplio rango de frecuencias de la vibraci\u00f3n.<\/p>\n

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Por \u00faltimo, recalcar tambi\u00e9n que 3DScavengers ha comenzado a fabricar nanodispositivos solares. El ejemplo que aparece en la imagen puede ser una de las celdas solared m\u00e1s peque\u00f1a que se han fabricado y consiste en una estructura de nanoshells formadas alrededor de un n\u00facleo, cada shell a\u00f1ade una funcionalidad a esta nanoarquitectura y todas en conjunto forman una microcelda de perovskita h\u00edbrida.<\/p>\n

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Para m\u00e1s referencias:<\/strong><\/p>\n

https:\/\/3dscavengers.icms.us-csic.es\/<\/a><\/p>\n

https:\/\/cordis.europa.eu\/project\/id\/851929\/es<\/a><\/p>\n

ENERGY HARVESTING DEVICE AND SELF-POWERED SENSOR USING THE SAME. Request for grant of a European patent; Submission number 300421722;\u00a0 Application number EP21382786.8<\/p>\n

Plasma engineering of microstructured piezo – triboelectric hybrid nanogenerators for wide bandwidth vibration energy harvesting. Xabier Garc\u00eda-Casas, Ali Ghaffarinehad, Francisco J Aparicio, Javier Castillo-Seoane, Carmen L\u00f3pez-Santos, Juan P Espin\u00f3s, Jos\u00e9 Cotrino, Juan Ram\u00f3n S\u00e1nchez-Valencia, \u00c1ngel Barranco, Ana Borr\u00e1s Nano Energy, 2021. NANOEN-D-21-03086R1, arXiv:2108.09692\u00a0https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.nanoen.2021.106673<\/a><\/strong><\/p>\n

El equipo de 3DScavengers:\u00a0<\/strong>Ana Borr\u00e1s, Juan R. S\u00e1nchez-Valencia, Lidia Contreras, Xabier Garc\u00eda Casas, Javier Castillo Seoane, Francisco Javier Aparicio Rebollo, Ali Ghaffarinejad, Jorge Budagosky<\/p>\n

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