No solo a altas temperaturas, el material también funciona bien bajo una exposición extrema a los rayos UV, lo que lo hace ideal también para aplicaciones en el espacio.
En un avance significativo en el campo de los materiales refractarios térmicos, el equipo de investigación del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) ha desarrollado un material que mantiene sus propiedades ópticas incluso a temperaturas de 1,000 grados Celsius y bajo una intensa iluminación ultravioleta. Este descubrimiento abre un abanico de aplicaciones, desde la industria espacial y aeroespacial hasta sistemas fotovoltaicos térmicos (TPV), marcando un hito en la búsqueda de soluciones sostenibles para la generación de energía.
Radiación Térmica y su potencial
La radiación térmica se refiere a la emisión de radiación electromagnética por toda materia con una temperatura por encima del cero absoluto. Esta radiación es el resultado del movimiento y liberación de cargas dentro del material, lo que puede ser aprovechado como una fuente de energía. La captura de esta radiación de instalaciones como plantas de generación de energía térmica y sitios industriales ofrece un potencial significativo para la reutilización de calor en procesos de calefacción, refrigeración y producción de energía.
Desarrollo del material
El material desarrollado, un óxido de estanato de bario dopado con lantano (LBSO) en forma de película delgada nanométrica, fue fabricado mediante técnicas de deposición láser pulsado. A diferencia de materiales convencionales como el tungsteno, el níquel y el nitruro de titanio, que se oxidan fácilmente a altas temperaturas, el LBSO mantiene su rendimiento incluso a 1,000 grados Celsius y bajo luz ultravioleta intensa de 9 MW/cm2. Esta propiedad lo hace ideal para su uso en generación de energía fotovoltaica térmica (TPV), permitiendo la transferencia de radiación térmica a células PV directamente y evitando la oxidación por contacto con el aire.
Aplicaciones y Beneficios
La versatilidad del LBSO promete revolucionar no solo la generación de energía, aprovechando el calor residual de equipos industriales y la radiación solar, sino también en campos tan exigentes como la aviación y el espacio, gracias a su resistencia a la exposición UV y su capacidad para gestionar el calor generado por la absorción o exposición a la luz solar intensa.
Esta tecnología representa un paso adelante en la búsqueda de alternativas renovables al petróleo y el gas, contribuyendo significativamente a la lucha contra el cambio climático y la crisis energética.
El desarrollo del material refractario térmico LBSO por parte del KIST es un testimonio del progreso científico en la búsqueda de soluciones sostenibles y eficientes para los desafíos energéticos y medioambientales actuales. Con su potencial para mejorar la eficiencia de la generación de energía y su aplicación en condiciones extremas, el LBSO se perfila como un componente clave en la transición hacia un futuro más verde y sostenible. Este descubrimiento no solo subraya la importancia de la innovación en materiales, sino que también destaca el papel crucial de la investigación científica en la solución de problemas globales.
Más información: Ciencia avanzada
Qué es la Radiación Térmica
Imagina que estás sentado cerca de una fogata en una noche fría. Aunque no estés tocando el fuego directamente, puedes sentir el calor que viene de él. Ese calor que sientes sin que haya nada físicamente tocándote es un tipo de energía llamada radiación térmica.
La radiación térmica es una forma de energía que viaja en ondas invisibles, muy parecido a cómo la luz viaja del sol a la tierra. Todo lo que tiene temperatura, es decir, todo lo que está un poco caliente o muy caliente, envía esta energía. No necesitas tocar el objeto para sentir su calor porque la radiación térmica puede viajar a través del aire o incluso a través del vacío del espacio.
Por ejemplo, el sol es una fuente gigante de radiación térmica, y es gracias a esta radiación que la Tierra recibe calor y luz. De la misma manera, cuando usas un calentador en tu habitación, el calentador emite radiación térmica, y es así como el ambiente se siente más cálido.
En resumen, la radiación térmica es como un superpoder de los objetos calientes que les permite enviar energía en forma de calor a otros objetos, incluso si están lejos, sin necesidad de tocarlos.
Perovskite Lanthanum-Doped Barium Stannate (La:BaSnO3) es un material intrigante que podría revolucionar los sistemas de captura de energía a altas temperaturas. Permíteme explicarte más sobre este compuesto.
¿Qué es La:BaSnO3?
El La:BaSnO3 es un óxido conductor de perovskita. Su estructura cristalina es similar a la de los perovskitas, lo que lo hace interesante para aplicaciones ópticas y térmicas.
La adición de lantano (La) como dopante al BaSnO3 mejora sus propiedades y lo convierte en un material prometedor.
Propiedades Destacadas:
- Refractario: El La:BaSnO3 es capaz de soportar temperaturas extremadamente altas (al menos 1000 °C).
- Índice cercano a cero: En el rango del infrarrojo cercano (NIR), este material exhibe un índice de refracción cercano a cero, lo que lo hace ideal para aplicaciones de emisión térmica selectiva.
- Baja pérdida óptica: Esto permite la construcción de nanocavidades Fabry-Pérot para controlar la emisión térmica.
Aplicaciones Potenciales:
- Captura de Energía: El La:BaSnO3 podría utilizarse en sistemas de conversión de energía térmica que operan a altas temperaturas y bajo intensa irradiación de luz.
- Enfriamiento Radiativo: Su estabilidad a altas temperaturas lo hace adecuado para sistemas de enfriamiento radiativo en el rango del NIR.
¿Cómo se produce el La:BaSnO3?
La producción del La:BaSnO3 implica una serie de pasos cuidadosos. Permíteme describirte el proceso:
- Preparación de los Precursores:
- Se comienza mezclando los compuestos de lantano (La), bario (Ba) y estaño (Sn) en proporciones adecuadas.
- Estos compuestos se pueden obtener a partir de sales o compuestos orgánicos.
- Síntesis de la Perovskita:
- La mezcla de precursores se calienta a alta temperatura en un horno o un reactor.
- Durante este proceso, los átomos de lantano, bario y estaño se reorganizan para formar la estructura cristalina de perovskita.
- Crecimiento de Cristales:
- El material resultante se enfría lentamente para permitir el crecimiento de cristales de La:BaSnO3.
- Los cristales pueden crecer en forma de polvo, películas delgadas o incluso monocristales grandes.
- Caracterización y Optimización:
- Se analizan las propiedades del material, como su estructura cristalina, composición química y conductividad eléctrica.
- Se ajustan las condiciones de síntesis para optimizar las propiedades deseadas.
- Aplicaciones y Desarrollo:
- Una vez sintetizado, el La:BaSnO3 se puede utilizar en sistemas de captura de energía térmica, enfriamiento radiativo y otras aplicaciones.
- La investigación continua busca mejorar su eficiencia y estabilidad.
CONCEPCION SIGNES RODRIGUEZ dice
Un avance importante en la ciencia.
Mariano Miranda dice
gracias por instruirnos.