Una herramienta innovadora desarrollada en la Universidad de Ciencia y Tecnología del Rey Abdullah (KAUST) mejora la eficiencia de los dispositivos térmicos orgánicos (OTS) considerablemente identificando solventes óptimos para procesar películas de polímeros. Este progreso está destinado a mejorar la capacidad de estos dispositivos y al mismo tiempo para minimizar el tiempo y las fuentes que generalmente son necesarias para la optimización de la prueba y el error.
Los otes pueden convertir el calor de los residuos, generado por varias fuentes, incluidos procesos industriales, motores de vehículos y electrodomésticos, en electricidad eléctrica. A pesar de su potencial, la eficiencia de los OTS ha sido una barrera para un uso práctico generalizado. Derya Baran, la principal investigadora, enfatiza la importancia de utilizar este calor residual y proponer aplicaciones que puedan mejorar la autonomía energética de los dispositivos electrónicos portátiles, como cargar baterías sin una salida estándar.
Los dispositivos termo -electrales tradicionales utilizan principalmente semiconductores inorgánicos como el telururo de bismuto, que son caros y se limitan a aplicaciones específicas. Los otes, por otro lado, usan películas de polímeros que se pueden procesar de manera más fácil y rentable. Sin embargo, lograr un rendimiento óptimo del dispositivo depende de la alineación de las áreas cristalinas en estas películas de polímeros. La orientación de borde deseada facilita mejores movimientos de carga, esenciales para generar fuerza.
Históricamente, la coordinación de estos polímeros requirió técnicas costosas o un considerable consumo de energía. Además, el proceso incluye el uso de puntos: aditivos que aseguran que el polímero tenga las cargas eléctricas necesarias para un rendimiento efectivo. Sin embargo, las aparte también influyen en la cristalinidad del polímero, de modo que el proceso de optimización es complicado.
Para asumir este desafío, el equipo de Kaust desarrolló una herramienta predictiva que selecciona solventes que conducen a alinear los polímeros durante la formación de películas. Al construir un modelo que considera diferentes parámetros, como el poder de un solvente para resolver polímeros y punto de ebullición, los investigadores pueden identificar eficientemente solventes adecuados sin extensiones de laboratorio. Este modelo se basa en un concepto conocido como anisotropía de potencia molecular (MFDA), que utiliza las interacciones entre moléculas de solventes, dopantes y polímeros para lograr un envasado óptimo.
En su investigación, los investigadores evaluaron más de 10,000 solventes para encontrar la mejor opción para un politiopolio -polímero en combinación con tres admisiones diferentes. Sus resultados apuntaban al clorinbenceno como el disolvente ideal, que alentó en gran medida los deseables borde del polímero. Cuando se fabricó una OTE con la ayuda de esta configuración, estas salidas de energía produjeron 20 veces más grandes que los de los dispositivos hechos con orto-diclorbenzeen, el solvente convencional.
El enfoque de MFDA promete más aplicaciones fuera de los dispositivos termoeléctricos, porque Baran señala que comprender la orientación es crucial para varios dispositivos electrónicos. La estrategia puede permitir a los investigadores comprender mejor la dinámica de la carga y mejorar el rendimiento de la electrónica orgánica en general.
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