Mecanismo de intercalación de iones de litio

Los sistemas de almacenamiento de energía magnética superconductora (SMES) almacenan energía en el campo magnético creado por el flujo de corriente continua en una bobina superconductora. La energía puede almacenarse indefinidamente siempre que la bobina se mantenga a temperaturas superconductoras, ya que prácticamente no hay pérdida de energía debido a la resistencia eléctrica. La energía almacenada viene dada por [latex]E = \frac{1}{2} L I^2[/latex].

El índice de blancura Ganz-Griesser es una fórmula lineal muy utilizada, especialmente en la industria textil. Se deriva de los valores triestímulos CIE y se define como [latex]W_{GG} = Y - Px - Qy + C[/latex], donde P, Q y C son constantes específicas del iluminante y del observador. Para la condición D65/10°, la fórmula es [latex]W_{GG} = Y - 1868,322x - 3695,690y + 1809,441[/latex].

La profundidad de descarga (DoD) indica el porcentaje de la capacidad de una batería que se ha descargado. Es el inverso del estado de carga (SoC), donde el 100 % de DoD significa que la batería está descargada. La vida útil de una batería depende en gran medida de su DoD promedio; ciclos de DoD más bajos (por ejemplo, una descarga de solo el 80 % de su capacidad) aumentan significativamente la cantidad de ciclos que una batería puede soportar.

Las leyes de escala de los MEMS describen cómo cambian las fuerzas y propiedades físicas a medida que las dimensiones de los dispositivos se reducen hasta la microescala. A diferencia del mundo macroscópico, dominado por la gravedad y la inercia, los microdominios se rigen por fuerzas superficiales como la tensión superficial, la viscosidad y las fuerzas electrostáticas. Por ejemplo, la fuerza debida a la gravedad escala con el volumen ([latex]L^3[/latex]), mientras que la fuerza electrostática escala con el área ([latex]L^2[/latex]), haciéndose relativamente más fuerte a tamaños más pequeños.

Los imanes de neodimio son el tipo de imán permanente más potente disponible comercialmente. Son una aleación ternaria de neodimio, hierro y boro, con la fórmula estequiométrica Nd₂Fe₁₃B. Su gran fuerza magnética se debe a la alta anisotropía magnética y magnetización de saturación del material, derivadas de su estructura cristalina tetragonal. Sin embargo, son frágiles, susceptibles a la corrosión y tienen una baja temperatura de Curie.

La síntesis descendente implica la creación de nanomateriales partiendo de un material más grande y voluminoso, descomponiéndolo o modelándolo a escala nanométrica. Las técnicas clave incluyen métodos mecánicos como el fresado de bolas y métodos litográficos como la fotolitografía, la litografía por haz de electrones y la litografía por nanoimpresión. Estos métodos se utilizan a menudo para crear superficies estructuradas y circuitos integrados, pero pueden presentar imperfecciones superficiales.

El almacenamiento de energía en volantes de inercia funciona acelerando un rotor (volante de inercia) a una velocidad muy alta y manteniendo la energía en el sistema como energía cinética rotacional. La energía almacenada es proporcional al cuadrado de la velocidad de rotación. Cuando se extrae energía, la rotación del volante se ralentiza. La fórmula de la energía almacenada es [latex]E = \frac{1}{2} I \omega^2[/latex], donde I es el momento de inercia y ω es la velocidad angular.

La electrónica molecular explora el uso de moléculas individuales o conjuntos moleculares a escala nanométrica como componentes electrónicos fundamentales. Este enfoque busca construir circuitos en el límite máximo de la miniaturización, mucho más allá de la tecnología tradicional basada en silicio. Los componentes clave incluyen cables moleculares, interruptores y rectificadores, aprovechando propiedades de la mecánica cuántica, como el efecto túnel de electrones a través de orbitales moleculares, para su funcionamiento.

La Física de Fallas (PoF) es un enfoque de ingeniería de confiabilidad que utiliza conocimientos de la ciencia y la física de los materiales para comprender y modelar los mecanismos causantes de las fallas. En lugar de basarse únicamente en datos estadísticos de fallas pasadas, se centra en predecir fallas mediante el análisis de los procesos físicos (p. ej., fatiga, corrosión, fluencia) que conducen a la degradación y la avería.

El efecto cuántico del tamaño describe el fenómeno por el cual las propiedades electrónicas y ópticas de un material cambian a medida que su tamaño se aproxima a la nanoescala. Cuando las dimensiones de un material son comparables a la longitud de onda de Broglie del electrón, se produce un confinamiento cuántico. Esto cuantiza los niveles de energía del electrón, dando lugar a una brecha de banda que depende del tamaño, [latex]E_g(R) \approx E_{g,\b\u\lk} + \frac{\hbar^2\pi^2}{2R^2}(\frac{1}{m_e^*} + \frac{1}{m_h^*})[/latex].

La presión de vapor de equilibrio del agua sobre una superficie líquida en aire húmedo ([latex]p^*_{H_2O,a}[/latex]) es ligeramente superior a la presión de vapor de equilibrio sobre una superficie de agua pura ([latex]p^*_{H_2O}[/latex]). Esta diferencia se cuantifica mediante el factor de aumento del vapor de agua, [latex]f_w[/latex], que depende de la temperatura y de la presión del aire húmedo. La relación es [latex]p^*_{H_2O,a} = f_w(T, p_{ms}) \cdot p^*_{H_2O}[/latex].

Los imanes de tierras raras son potentes imanes permanentes fabricados a partir de aleaciones de elementos de tierras raras. Desarrollados en las décadas de 1970 y 1980, los tipos más comunes son los imanes de neodimio (NdFeB) y los imanes de samario-cobalto (SmCo). Son el tipo de imán permanente más potente que se fabrica, produciendo campos magnéticos significativamente más intensos que los imanes de ferrita o alnico, lo que permite la miniaturización y un mejor rendimiento en muchas tecnologías. Nota: El término "elemento de tierras raras" es un nombre histórico inapropiado. Estos elementos no son excepcionalmente raros en la corteza terrestre. El cerio, el más abundante, es el 25.º elemento más abundante, similar al cobre. Incluso el lutecio, el elemento de tierras raras estable menos abundante, es casi 200 veces más común que el oro. La etiqueta "raro" surgió porque eran difíciles de separar.

Una batería de iones de litio (Li-ion) es una batería recargable donde los iones de litio se mueven desde el electrodo negativo (ánodo) a través de un electrolito hasta el electrodo positivo (cátodo) durante la descarga y de regreso durante la carga. Utiliza un compuesto de litio intercalado como material del cátodo y, generalmente, grafito como ánodo. La alta reactividad del litio permite una alta densidad energética.