Los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (Pacific Northwest National Laboratory, PNNL, por sus siglas en inglés) están trabajando para aumentar la conductividad del aluminio, haciéndolo económicamente competitivo con el cobre.
En opinión de los científicos, este trabajo abre la puerta a experimentos que, si se llevan a cabo en su totalidad, podrían conducir a una alternativa de aluminio ultraconductor al cobre que sería útil en mercados más allá de las líneas de transmisión, revolucionando los vehículos, la electrónica y la red eléctrica.
«¿Qué pasaría si pudiéramos hacer que el aluminio fuera más conductor, incluso un 80% o 90% tan conductor como el cobre? Se podría sustituir el cobre y eso supondría una enorme diferencia porque el aluminio más conductor es más ligero, más barato y más abundante», dijo Keerti Kappagantula, científico de materiales del PNNL y coautor de la investigación, en el comunicado de prensa. «Ése es el gran problema que intentamos resolver».
Kappagantula señaló que esta investigación surgió cuando él y su equipo se dieron cuenta de que la demanda de cobre está superando rápidamente su disponibilidad actual, sobre todo a medida que la revolución de los vehículos eléctricos despega.
Sabiendo que el aluminio sólo tiene un tercio del precio y el peso del cobre, pero que sólo es un 60% más conductor, decidieron hacer algo para aumentar la conductividad del metal.
«La conductividad es clave porque un cable más ligero con una conducción equivalente puede utilizarse para diseñar motores más ligeros y otros componentes eléctricos, de modo que el vehículo pueda recorrer potencialmente distancias más largas», explica Kappagantula. «Todo, desde la electrónica de un coche hasta la generación de energía, pasando por la transmisión de esa energía a tu casa a través de la red para cargar la batería de tu coche -cualquier cosa que funcione con electricidad-, puede ser más eficiente».
Alterar la estructura de los metales
Según el científico, durante años se creyó que los metales no podían hacerse más conductores. Sin embargo, ahora se sabe que, alterando su estructura e introduciendo los aditivos adecuados, es posible influir en las propiedades de los metales.
Para empezar a averiguar cuánto se puede aumentar la conductividad del aluminio, Kappangantula y el becario posdoctoral Aditya Nittala se asociaron con David Drabold y Kashi Subedi, de la Universidad de Ohio, para identificar los efectos de la temperatura y los defectos estructurales en la conductividad del aluminio y desarrollar una receta átomo por átomo para aumentar su conductividad.
Este tipo de simulación molecular no se había realizado nunca con metales, por lo que los investigadores se inspiraron en los semiconductores, ya que investigaciones anteriores habían simulado con éxito la conductividad en estos materiales basados en el silicio y en algunos óxidos metálicos.
El equipo adaptó estos conceptos para trabajar con el aluminio y simuló lo que ocurriría con la conductividad del metal si se eliminaran o reorganizaran átomos individuales de su estructura. Estos pequeños cambios se tradujeron en un aumento significativo de la conductividad total.
Con una receta teórica para alterar la conductividad del metal ahora clara, los investigadores planean ver cuánto pueden aumentar la conductividad del aluminio en el laboratorio para igualar la teoría con los resultados experimentales. También están estudiando la posibilidad de aumentar la conductividad de otros metales utilizando las mismas simulaciones.
Fuente: Worldenergytrade