Los motores han jugado un papel crucial en la industrialización del mundo. Es difícil pensar en otra innovación que haya tenido más impacto.
La tendencia actual es hacia motores más pequeños y eficientes. Hay motores de avión del tamaño de tazas de café usados en aviones autónomos y potentes motores eléctricos que hacen que los helicópteros para niños sean más útiles que cualquier cosa que fuera posible hace apenas 10 años.
Pero hay buenas razones para pensar que es poco probable que los motores de combustión consigan hacerse mucho más pequeños a corto plazo. Los motores de combustión pierden muchísima eficiencia a medida que se hacen más pequeños, ya que el calor se escapa más rápidamente. Esto es inevitable ya que el volumen y la superficie cambian cuando se reduce el tamaño general. (Este mismo efecto es el que hace que los ratones tengan dificultades para mantener el calor mientras que los elefantes tienen dificultades para enfriarse).
Así que la mayoría de microactuadores dependen de otros efectos para producir fuerza. Hay dos categorías principales: las fuerzas térmicas, que tienden a ser lentas, y las fuerzas electrostáticas, que tienden a ser débiles. Se necesita algo que sea más fuerte y rápido.
En la actualidad, Vitaly Svetovoy desde la Universidad de Twente (Países Bajos), afirma haber descubierto un mecanismo completamente nuevo para producir fuerzas a microescala tanto potentes como rápidas. Y aunque aún no comprenden completamente el mecanismo, creen que está basado en la disociación del agua en hidrógeno y oxígeno gaseoso y su recombinación de nuevo en agua.
Incluso han construido un micromotor para demostrar el fenómeno. "Este actuador es el primer paso para crear motores de combustión verdaderamente microscópicos", señalan.
El nuevo motor de microcombustión es simple en principio. Está compuesto por una pequeña cámara llena de agua y que contiene un par de electrodos conectados a un circuito. Al pasar una corriente a través del circuito el agua se disocia en oxígeno e hidrógeno, que a su vez forman nanoburbujas.
Aunque estas burbujas son demasiado pequeñas a la vista, el volumen de gas aumenta considerablemente la presión en la cámara, haciendo que se deforme una membrana en un extremo. Esto es lo que genera la fuerza.
Cuando la corriente se detiene, la presión desciende rápidamente. Tan rápido, de hecho, que los investigadores no están completamente seguros de por qué. Sin duda es demasiado rápido como para procesos convencionales como la difusión del gas fuera de la cámara o su disolución de nuevo en el líquido.
Pero Svetovoy y su equipo creen saber lo que está ocurriendo. La idea es que cuando la corriente se apaga, el hidrógeno y el oxígeno en las nanoburbujas sufren una combustión espontánea, pasando a ser agua de nuevo. Esta combustión y la eliminación del gas es lo que hace que la presión baje tan rápidamente.
Cualquiera que sea el mecanismo, aplican un voltaje/corriente alte a a 50 KHz para crear el motor. Esto produce una fuente constante de burbujas para la combustión y provoca una vibración de ida y vuelta en la membrana, que se puede utilizar para aplicarlo a un trabajo. ¡Y voilà! Ya tenemos un motor de combustión microscópico.
Se trata de un desarrollo muy interesante que promete un sinfín de posibilidades. Svetovoy y compañía no describen todas las aplicaciones potenciales de sus nuevos micro motores de combustión, así que les dejo la tarea a los lectores de MIT Technology Review. Las ideas, por favor, en la sección de comentarios más abajo.
Ref: http://arxiv.org/abs/1402.7101 : New Type of Microengine Using Inte al Combustion of Hydrogen And Oxygen