Actualmente, las apuestas automotrices están orientadas a la producción e inversión en autos eléctricos, que funcionan con baterías que deben ser recargadas una vez agotada la carga (cuyo proceso puede durar decenas de horas), mientras se investigan nuevas formas de hacer que estos vehículos sean cada vez más autónomos, para que sean más propicios y atractivos que los autos diesel, pocas propuestas han logrado este objetivo.

Usted sabrá que todos los electrodomésticos que tiene en casa (desde un televisor hasta su teléfono) se calientan cuando están encendidos, esto se debe a que están construidos con metales y aleaciones que transportan tanto calor como electrones.

Sin embargo, el Dióxido de Vanadio rompe estos paradigmas, eliminando las limitaciones de los coches eléctricos, convirtiendo el calor en electricidad. ¿Pero cómo?

La ley Wiedemann-Franz y el dióxido de vanadio

Para la mayoría de los metales, la relación entre conductividad eléctrica y térmica se rige por la ley de Wiedemann-Franz. En términos sencillos, esta ley establece que los buenos conductores de electricidad son también conductores de calor.

Este no es el caso del Dióxido de Vanadio metálico, un material que ya era notable por su inusual habilidad para cambiar de aislante a metal cuando alcanza temperaturas de 67 C. Este no es el caso del Dióxido de Vanadio metálico, un material que ya era notable por su inusual habilidad para cambiar de aislante a metal cuando alcanza temperaturas de 67 C.

En el curso del estudio de las propiedades del Dióxido de Vanadio, se descubrió que la conductividad térmica atribuida a los electrones es hasta diez veces menor de lo que cabría esperar según la relación establecida por la Ley Wiedemann-Franz.

En este metal, los electrones se mueven al unísono entre sí, como en las partículas de un fluido, en lugar de movimientos individuales en los metales.

La mayoría de los metales base conducen la temperatura correctamente porque hay muchas configuraciones microscópicas disponibles entre las cuales los electrones pueden saltar. En contraste con el movimiento coordinado de los electrones que se encuentra en el Dióxido de Vanadio, esto se debe a que hay menos configuraciones posibles entre las cuales los electrones pueden saltar al azar, reduciendo significativamente el calor producido.

Dioxido de vanadio aplicación

  • Estos materiales pueden utilizarse para mejorar el reciclaje de calor en los motores o para disipar el calor de forma más eficiente.
  • El vidrio o el vidrio recubierto pueden ser desarrollados para mejorar la eficiencia energética en los edificios.
  • Esto se debe a que el dióxido de vanadio es transparente a temperaturas inferiores a 30 grados centígrados y absorbe la luz infrarroja por encima de 60 grados centígrados.
  • Los profesionales de la tecnología y los científicos podrían darle muchos más usos en el campo termoeléctrico a medida que se descubren más características de este exótico compuesto.

V2O5 vs. Otros materiales

Aunque hay una serie de materiales además del Dióxido de Vanadio que pueden conducir mejor la electricidad que el calor, esto ocurre a temperaturas de cientos de grados Celsius bajo cero, lo que hace que las aplicaciones en el mundo real sean imposibles.

Tal vez, en el futuro, la tecnología se deshaga de los problemas de sobrecalentamiento en los dispositivos electrónicos gracias a este material.

Dióxido de vanadio promete revolucionar la electrónica

Un grupo de científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL, Suiza) ha descubierto que el dióxido de vanadio tiene propiedades que abren un nuevo mundo de posibilidades en el sector de la electrónica.

Los expertos confirmaron en un artículo que el dióxido de vanadio podría superar al silicio y utilizarse para crear una nueva generación de productos electrónicos, pero han subrayado que dicho material podría dar lo mejor de sí mismo, especialmente en sistemas de comunicaciones espaciales, computación neuromórfica y radares de alta frecuencia.

Esto nos lleva a los sectores científico, aeroespacial y profesional y nos aleja de las soluciones generales de consumo, pero obviamente no significa que debamos restar importancia a los descubrimientos.

¿Por qué es tan interesante este material?

Principalmente porque se comporta como aislante a temperatura ambiente, pero también como conductor a temperaturas superiores a los 68 grados centígrados. Este cambio de aislante a conductor ocurre porque a estas temperaturas el material cambia de una estructura atómica cristalina a una metálica. Este cambio de propiedad se denomina «transición de metal a aislamiento» o «MIT».

En el dióxido de vanadio el cambio se produce en menos de un nanosegundo, lo que significa que es prácticamente instantáneo y por lo tanto viable en el campo de la electrónica, donde cada fracción de segundo puede ser vital.

Los expertos también han confirmado que el dióxido de vanadio puede retrasar la activación del «MIT» hasta 100 grados centígrados cuando se combina con germanio, un detalle muy interesante que sin duda amplía sus posibilidades.

Por otro lado, este material también es sensible a otros factores que pueden hacer que cambie de fase, como la inyección directa de energía eléctrica o la aplicación de un pulso de radiación THz.

Este proyecto de investigación aún tiene un largo camino por recorrer, pero sus líderes están de enhorabuena ya que han recibido una nueva subvención de la UE que les permitirá continuar al menos hasta 2020.

 

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