Fibras poliméricas conductivas de biopolímeros nanoestructurados con propiedades mejoradas para e-textiles termoeléctricos

Tradicionalmente se han usado metales como materiales conductores. Sin embargo, con el desarrollo de dispositivos electrónicos cada vez más portables, flexibles y pequeños, se necesita disponer de otros materiales que también sean conductores eléctricos. El desarrollo de polímeros conductores demostró que era posible sintetizar polímeros con propiedades conductoras como el polipirrol (PPy), la polianilina (PANI) y el poli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT). Sin embargo, el problema central que impide el uso generalizado de polímeros conductores en el desarrollo de dispositivos eléctricos es el impacto ambiental que tendría como consecuencia el incremento de generación de basura electrónica. Investigaciones anteriores realizadas en este laboratorio han demostrado la factibilidad de usar biopolímeros como alternativa para obtener materiales conductores eléctricos ligeros y flexibles. Entre los biopolímeros usados están la celulosa bacteriana, almidón, carragenina y otros polisacáridos. Una estrategia exitosa ha sido sintetizar nanocompuestos en los que se agrega una fase con propiedades conductoras Para el presente proyecto se pretende estudiar la conductividad de nanocompuestos de matriz biopolimérica para determinar las estrategias que permitan maximizar la conductividad final. La hipótesis es que los biopolímeros como la celulosa y el almidón pueden servir como matriz para la síntesis de nanocompuestos con propiedades conductoras de la electricidad, al utilizar nanorefuerzos conductores. La propuesta usará como fase conductora nano-objetos como grafeno y nanopartículas metálicas. Se determinará el contenido óptimo de fase conductora y el método óptimo para el procesamiento fibras poliméricas conductoras. Como objetivo principal del proyecto está sintetizar fibras poliméricas conductivas a partir de celulosa bacteriana y otros biopolímeros reforzados con nanopartículas conductoras para el desarrollo de e-textiles para dispositivos termoeléctricos de generación de energía limpia. Los objetivos específicos son: Sintetizar nanocompuestos de celulosa bacteriana con nanopartículas conductoras; Caracterizar la dinámica molecular de la celulosa y los nanocompuestos producidos; Estudiar la conductividad eléctrica de los nanocompuestos producidos; Determinar del contenido óptimo de nanorefuerzos para maximizar la conductividad; Caracterizar propiedades físicas y químicas de las fibras conductoras y Evaluar las aplicaciones potenciales mediante la fabricación de un e-textil termoeléctrico Como parte de la evaluación de las aplicaciones potenciales de las fibras conductoras que se sintetizarán en este proyecto, se fabricará un tejido con propiedades termoeléctricas que pueda servir para el desarrollo de nuevos generadores de energía eléctrica para alimentar dispositivos electrónicos ligeros y portátiles como sensores, dispositivos para internet de las cosas, actuadores, entre otros. Además, se evaluará el impacto ambiental comparativo entre las fibrasconductoras biodegradables y los polímeros conductores sintéticos analizando la huella de carbono, la sostenibilidad y la reducción de residuos electrónicos.