Los investigadores están constantemente tratando de encontrar maneras de maximizar la cantidad de energía solar que capta un panel solar. Algunos enfoques incluyen poner revestimientos sobre los paneles que aprovechan la mayor parte del espectro de luz, mientras que otros se centran en el seguimiento de los rayos del sol durante todo el día.
La tecnología de seguimiento solar tradicional es muy cara y se compone de actuadores mecánicos pesados que giran los paneles solares, lo que significa que no se utiliza tan a menudo como los paneles solares planos. Los ingenieros del MIT y la Universidad de Singapur de Tecnología y Diseño (SUTD) creen que un nuevo avance de impresión en 3D va a cambiar todo eso.
Los investigadores han creado una estructura impresa en 3D que "recuerda" su forma original. El material puede ser doblado, torcido, se estiró y se conformó en formas complejas como las flores e incluso una réplica de la Torre Eiffel que se acoplan de nuevo a su forma original cuando se calienta a una temperatura determinada. El material también se puede imprimir en la escala del micrón, que permite formas y diseños muy precisos.
La creación de polímeros que pueden cambiar su forma cuando están expuestos a diferentes temperaturas que podrían abrir un mundo de aplicaciones sorprendentes de los dispositivos de administración de fármacos con sólo liberar la medicación cuando el usuario tiene fiebre a los actuadores flexibles y ligeros que resultan paneles solares para realizar el seguimiento del sol.
Los investigadores están llamando a esta nueva tecnología de impresión 4-D debido a los cambios de material de forma sobre la cuarta dimensión del tiempo.
"Nuestro método no sólo permite la impresión 4-D en la escala micrométrica, pero también sugiere recetas para imprimir polímeros con memoria de forma que se puede estirar 10 veces más grandes que los impresos por las impresoras comerciales en 3-D", dijo Qi "Kevin" Ge , un profesor asistente en SUTD. "Con esto se pasará de impresión 4-D en una amplia variedad de aplicaciones prácticas, incluyendo dispositivos biomédicos, estructuras aeroespaciales desplegables, y células solares fotovoltaicas que cambian de forma."
© Qi (Kevin) Ge
Las estructuras pueden ser doblada y conformada y luego congelado esencialmente en esa configuración a temperatura ambiente, pero cuando se calienta a entre 104 a 356 grados Fahrenheit, el material se vuelve más correoso y vuelve a su estado original. La posibilidad de imprimir el polímero en detalle fino significa que la transición puede ocurrir muy rápidamente.
"La realidad es que, si usted es capaz de llegar a dimensiones mucho menores, estos materiales pueden realmente responder muy rápidamente, en cuestión de segundos", dijo Nicholas X. Fang, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT. "Por ejemplo, una flor puede liberar polen en milisegundos. Sólo se puede hacer "que debido a sus mecanismos de actuación están en la escala del micrón.
El equipo utilizó un tipo especial de impresión en 3D llamada microstereolithography que utiliza la luz para grabar patrones en los polímeros, ya que son en capas, en este caso, capas muy finas. Tenían que encontrar la combinación adecuada de polímeros para ser flexible y fuerte, que resultó ser uno con polímeros de cadena larga que tienen hebras como espaguetis y otro con polímeros de cadena más corta que actúan como un andamio.
El equipo imprime los polímeros en los diseños como bobinas, las flores y la Torre Eiffel en miniatura y cada uno de ellos podía ser estirada hasta tres veces su longitud original y, cuando se calienta a la temperatura adecuada cerrarse de nuevo a su longitud y forma originales.
Si este material se puede combinar con células solares, podríamos ver un nuevo tipo de tecnología solar que capta más del sol y se puede utilizar en muchos más lugares.
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