La introducción de aleaciones dúctiles de tipo P (TE, SE, S, S). Crédito: Nature Communications (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-58104-x
Los investigadores de QUT han identificado un nuevo material que podría usarse como un semiconductor flexible en dispositivos portátiles mediante el uso de una técnica que se centra en la manipulación de espacios entre los átomos en los cristales.
En un estudio publicado en Nature Communication, los investigadores utilizaron “ingeniería de vacantes” para mejorar la capacidad de un semiconductor de AgCU (TE, SE, S), que es una aleación compuesta de plata, cobre, telurio, selenio y azufre, para convertir el calor del cuerpo en electricidad.
La ingeniería de vacantes es el estudio y la manipulación de espacios vacíos, o “vacantes”, en un cristal donde faltan átomos, para influir en las propiedades del material, como mejorar sus propiedades mecánicas u optimizar su conductividad eléctrica o propiedades térmicas.
Alongside first author Nanhai Li, the QUT researchers contributing to the study include Dr. Xiao-Lei Shi, Siqi Liu, Tian-Yi Cao, Min Zhang, Wan-Yu Lyu, Wei-Di Liu, Dongchen Qi and Professor Zhi-Gang Chen, all from the ARC Research Hub in Zero-emission Power Generation for Carbon Neutrality, the QUT School of Chemistry and Physics, and the QUT Centro de ciencia de los materiales.
El artículo detalla el proceso en el que los investigadores de QUT, guiados por un diseño computacional avanzado, sintetizaron un semiconductor de AGCU (TE, SE, S) flexible a través de un método de fusión simple y rentable.
El Sr. Li dijo que el control preciso de las vacantes atómicas del material no solo mejoró su capacidad de convertir el calor en electricidad, sino que también le dio al material excelentes propiedades mecánicas, lo que significa que podría formarse de diferentes maneras para adaptarse a aplicaciones prácticas más complejas.
Para demostrar el potencial de aplicación práctica del material, los investigadores diseñaron varios dispositivos microflexibles diferentes en función del material que podría conectarse fácilmente al brazo de una persona.
El Sr. Li dijo que el estudio abordó el desafío de mejorar la capacidad de conversión de calor a electricidad de un semiconductor AGCU (TE, SE, S) sin dejar de ser flexible y estirable, que eran propiedades deseadas para dispositivos portátiles.
“Los materiales termoeléctricos han atraído una atención generalizada en las últimas décadas a la luz de su capacidad única para convertir el calor en electricidad sin generar contaminación, ruido y piezas móviles”, dijo Li.
“Como fuente de calor continuo, el cuerpo humano produce una cierta diferencia de temperatura con el entorno, y cuando hacemos ejercicio, eso genera más calor y una mayor diferencia de temperatura entre el cuerpo humano y el medio ambiente”.
El profesor Chen dijo que con el rápido avance de la electrónica flexible, la demanda de dispositivos termoeléctricos flexibles estaba creciendo significativamente y los investigadores de QUT estaban a la vanguardia de la investigación en esta área.
En un estudio separado publicado en Science, el profesor Chen e investigadores del ARC Research Hub en generación de potencia de emisión cero para la neutralidad de carbono desarrollaron una película flexible ultra delgada que podría alimentar dispositivos portátiles de próxima generación utilizando calor corporal, eliminando la necesidad de baterías.
“La clave para avanzar en la tecnología termoeléctrica flexible es examinar las posibilidades de gran alcance”, dijo el profesor Chen.
“Los dispositivos termoeléctricos flexibles principales se fabrican actualmente utilizando materiales termoeléctricos de película delgada inorgánica, materiales termoeléctricos orgánicos depositados en sustratos flexibles y compuestos híbridos de ambos.
“Tanto los materiales orgánicos como los inorgánicos tienen sus limitaciones: los materiales orgánicos generalmente sufren de bajo rendimiento y, aunque los materiales inorgánicos ofrecen una mejor conductividad del calor y la electricidad, generalmente son frágiles y no flexibles.
“El tipo de semiconductor utilizado en esta investigación es un material inorgánico raro que tiene un potencial sorprendente para un rendimiento termoeléctrico flexible. Sin embargo, los mecanismos de física y química subyacentes para mejorar su rendimiento, al tiempo que mantiene la plasticidad excepcional no existido en gran medida hasta ahora”.
Más información: Nan-Hai Li et al, Ingeniería Estratégica de Vacantes Avances Registro Registro de AGCU dúctil (TE, SE, S) Thermoelectrics, Nature Communications (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-58104-x
Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Queensland
Cita: un diseño cristalino para semiconductores termoeléctricos flexibles de alto rendimiento (2025, 23 de abril) Consultado el 23 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-crystal-high-flexible- termoeléctrico-semiconductors.html
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