Los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) 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 realizan por completo, 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 pudiera hacer que el aluminio fuera más conductivo, incluso un 80 % o un 90 % tan conductivo como el cobre? Podría reemplazar el cobre y eso marcaría una gran diferencia porque el aluminio más conductor es más liviano, más barato y más abundante”, dijo en el comunicado de prensa Keerti Kappagantula, científico de materiales del PNNL y coautor de la investigación. “Ese es el problema general que estamos tratando de 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, particularmente a medida que despega la revolución de los vehículos eléctricos.
Sabiendo que el aluminio es solo un tercio del precio y el peso del cobre, pero que solo tiene un 60% de conductividad, decidieron hacer algo para aumentar la conductividad del metal.
“La conductividad es clave porque se puede usar un cable más liviano con una conducción equivalente para diseñar motores más livianos y otros componentes eléctricos, por lo que su vehículo puede potencialmente recorrer distancias más largas”, dijo Kappagantula. “Todo, desde los componentes electrónicos de un automóvil hasta la generación de energía y la transmisión de esa energía a su hogar a través de la red para cargar la batería de su automóvil, cualquier cosa que funcione con electricidad, todo puede volverse más eficiente”.
Alteración de 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 comenzar a determinar cuánto se podría aumentar la conductividad del aluminio, Kappangantula y la investigadora 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 un átomo por -Receta atómica para aumentar su conductividad.
Este tipo de simulación molecular nunca antes se había realizado para metales, por lo que los investigadores buscaron inspiración en los semiconductores, ya que investigaciones anteriores habían simulado con éxito la conductividad en estos materiales a base de silicio y algunos óxidos metálicos.
Luego, el equipo adaptó estos conceptos para trabajar con aluminio y simuló lo que sucedería con la conductividad del metal si se eliminaran o reorganizaran los átomos individuales en su estructura. Estos pequeños cambios se sumaron a ganancias significativas en 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 hacer coincidir la teoría con los resultados experimentales. También están explorando la posibilidad de aumentar la conductividad de otros metales utilizando las mismas simulaciones.
Fuente: Mining