NANOCABLE COAXIAL DE GRAN EFICACIA COMO CONDENSADOR

Se ha conseguido crear un diminuto cable coaxial aproximadamente mil veces más pequeño que un cabello humano y que posee una capacitancia más alta que la de los demás microcondensadores que se han dado a conocer previamente.
Este nuevo nanocable condensador podría ser usado para conformar la próxima generación de sistemas de almacenamiento de energía. También puede encontrar aplicaciones en componentes de los microdispositivos analizadores conocidos popularmente como “laboratorios en un chip”.
El diminuto cable coaxial, inventado por el equipo de Pulickel Ajayan, Jun Lou, Zheng Liu y Robert Vajtai, de la Universidad Rice en Houston, Texas, es notablemente similar en su composición a los que llevan las señales de la televisión por cable a millones de viviendas. El corazón del nuevo dispositivo es un cable de cobre rodeado por una funda delgada de óxido de cobre aislante. Una tercera capa, otro conductor, rodea todo lo anterior. En el caso de los cables para TV, la tercera capa es de nuevo de cobre, pero en el nanocable es una capa delgada de carbono que mide solo unos átomos de espesor. El nanocable coaxial mide aproximadamente 100 nanómetros de espesor.
Si bien el cable coaxial es el soporte principal de las telecomunicaciones de banda ancha, la estructura de tres capas de metal-aislante-metal también puede usarse para construir condensadores, dispositivos de almacenamiento de energía. A diferencia de las pilas, que dependen de las reacciones químicas tanto para almacenar como para entregar la electricidad, los condensadores usan campos eléctricos. Un condensador contiene dos conductores eléctricos, uno negativo y otro positivo, que están separados por una capa aislante delgada. Al separar los conductores con cargas opuestas, se produce un potencial eléctrico, y ese potencial aumenta cuando aumentan las cargas separadas y cuando disminuye la distancia entre ellos ocupada por la capa aislante. La proporción entre la densidad de carga y la distancia de separación se conoce como la capacitancia y es la medida normal de la eficiencia de un condensador.
Los creadores del nuevo nanocable han constatado que la capacitancia de éste es por lo menos 10 veces mayor que la que se puede predecir con la electrostática clásica.
El aumento se debe probablemente a los efectos cuánticos que se manifiestan como consecuencia del pequeño tamaño del cable.
En la investigación también han trabajado Yongjie Zhan, Gang Shi, Lulu Ma y Wei Gao, todos de la Universidad Rice, Pradeep Sharma y Mohamed Gharbi de la Universidad de Houston; Simona Moldovan y Florian Banhart, ambos del Instituto de Física y Química de los Materiales en Estrasburgo, Francia; Li Song de la Universidad de Shinshu en Japón y Jiaqi Huang, ahora en la Universidad Tsinghua en Pekín, China.
NCYT

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¿POR QUE EMPLEAR EL COBRE EN LA ELABORACIÓN DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS?

Hay muchas razones técnicas que respaldan el uso del cobre como material para los conductores eléctricos, pero la principal es la confiabilidad probada que éste posee.
Las razones de éxito que ha tenido el cobre se basan en su conductividad eléctrica y sus propiedades mecánicas, puesto que su capacidad de conducción de corriente lo convierte en el más eficiente conductor eléctrico, en términos económicos.
Podemos asegurar que el cobre –debido a su mayor capacidad de corriente para un calibre dado, a igual espesor de aislamiento que los cables de aluminio– puede instalarse en tubos (conduit), ductos, charolas o canaletas de menor tamaño. Es decir, los conductores de cobre minimizan los requerimientos de espacio.
Esto resulta útil si se toma en cuenta que un aumento en el diámetro de los tubos (conduit), ductos o canaletas, en conjunto con el espacio requerido por el alambrado, incrementa los costos de instalación al igual que todos los componentes que integran ésta (por ejemplo las cajas de conexión, chalupas, etcétera).
El aluminio ha tenido éxito como conductor eléctrico en líneas de transmisión y distribución aéreas, pero no así como conductor eléctrico para cables de baja tensión en aplicaciones de la industria de la construcción.
El aluminio presenta problemas en las conexiones debido a sus propiedades físicas y químicas, ya que bajo condiciones de calor y presión este material se dilata y, por tanto, se afloja en las conexiones.
Las terminales de equipos, aparatos, dispositivos, etc., son fabricadas con cobre, cobre estañado o aleaciones de cobre, los cuales en la tabla de electronegatividad tienen valores similares, en tanto el aluminio –al estar más alejado de ellos en esta tabla de electronegatividad– presenta problemas de corrosión galvánica.
Como conclusión podemos decir que el cobre, además de ser mejor conductor que el aluminio, es mecánica y químicamente más resistente. Lo anterior significa que soporta alargamientos (proceso de instalación de los cables dentro de la canalización), reducción de sección por presión (en los puntos de conexión cuando el tornillo opresor sujeta a los conductores), mellas y roturas (en el proceso mecánico de conexión).
El óxido que se forma en las conexiones donde el conductor de aluminio no tiene aislamiento es de tipo no conductor, ocasionando puntos calientes en ellas y un riesgo en la instalación eléctrica.