Cocristales supramoleculares de nanomateriales 2d de dicalcogenuros metálicos de transición con propiedades flexoeléctricas en aplicaciones de captación de energía.
Proyectos Retorno y Retención de Talento-SBPLY/21/180501/000134-16.000,00 €.
Grupo de investigación: MSOC – Nanochemistry. Universidad de Castilla-La Mancha
I.P.: Dr. Antonio Manuel Rodríguez García
Finalidad del Proyecto
Desarrollar nanomateriales 2D híbridos con propiedades piezo- y flexoeléctricas mejoradas, obtenidos mediante procesos sostenibles, para su integración en dispositivos flexibles de sensorización y captación de energía, reduciendo la dependencia de materiales piezoeléctricos tóxicos convencionales.
Objetivos
1.- Síntesis mecanquímica reproducible de nanomateriales 2D híbridos con nanopartículas metálicas.
2.- Exfoliación eficiente de FLG, MoS₂ y WS₂ sin disolventes.
3.- Caracterización estructural, térmica y morfológica completa.
4.- Demostración de respuesta piezoeléctrica superior a PZT en cocristales seleccionados.
5.- Integración en matrices de sericina y fibroína sin pérdida funcional.
6.- Desarrollo de prototipos flexibles funcionales.
Resultados
Se han obtenido nanomateriales 2D híbridos con nanopartículas metálicas (Ag, TiO₂, Ni, CuO, Fe₃O₄, Co) mediante un proceso one-pot mecanquímico, sostenible y escalable. Los materiales presentan tamaños de nanopartícula controlados (2–10 nm), buena dispersión y estabilidad térmica elevada. La respuesta piezoeléctrica medida supera ampliamente la de materiales comerciales de referencia, validando su potencial funcional
El proyecto aporta una metodología mecanquímica universal, reproducible y sostenible para la obtención de nanomateriales 2D híbridos funcionales, superando limitaciones clave de los métodos convencionales (procesos multietapa, uso de disolventes tóxicos, baja escalabilidad). Los resultados refuerzan el conocimiento fundamental sobre la exfoliación de materiales 2D y la nucleación in situ de nanopartículas metálicas, así como sobre la relación estructura–propiedad en sistemas piezo- y flexoeléctricos a escala nanométrica. Este avance posiciona al grupo en una línea competitiva a nivel internacional en nanomateriales funcionales y química mecanquímica sostenible.
Impacto científico, técnico o social
Los nanomateriales desarrollados muestran respuestas piezoeléctricas superiores a materiales comerciales de referencia, con la ventaja adicional de ser libres de plomo y compatibles con matrices poliméricas y biomateriales. Esto abre la puerta a su integración en dispositivos flexibles, sensores autoalimentados y sistemas de captación de energía a pequeña escala. La simplicidad y escalabilidad del método hacen viable su transferencia a entornos preindustriales, reduciendo costes y barreras tecnológicas frente a métodos de síntesis más complejos.
El uso de procesos libres de disolventes y precursores no tóxicos contribuye directamente a los principios de química verde y sostenibilidad, alineándose con estrategias regionales, nacionales y europeas de transición ecológica. A medio plazo, la sustitución de materiales piezoeléctricos basados en plomo por alternativas más seguras puede tener un impacto positivo en salud y medio ambiente, especialmente en aplicaciones electrónicas de uso extendido.
Indicar también, 1 patente registrada y en explotación. Mediante el contrato: 240031LPAT- CONTRATO DE LICENCIA DE PATENTE ENTRE LA UCLM Y BIOGRAPH SOLUTIONS, S.L. PATENTE: SÍNTESIS DE NANOMATERIAL HÍBRIDO BIDIMENSIONALES MEDIANTE TRATAMIENTO MECANO-QUÍMICO. Así como prototipos funcionales de dispositivos flexibles, 2 artículos científicos en preparación / revisión y metodología escalable con interés industrial.
Colaboraciones
Grupo ROBIND (UCLM, Toledo)
Centro Nacional de Hidrógeno (CNH2), Puertollano – Ciudad Real