Исследователи из
Северо-Западного университета поместили нанокристаллы каменной соли в
химическое соединение теллурид, создав материал который способен
производить электричество, потребляя тепло из таких источников как
выхлопных газов автомобиля, промышленных процессов и оборудования, а
также солнечный свет эффективней, чем это было в прошлом.
Данный материал демонстрирует
термоэлектрическую эффективность, которая позволит конвертировать 14
процентов тепловых потерь в электричество. Химики, физики и
материаловеды из Северо-Западного объединили свои усилия для создания
этого материала. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature
Chemistry.
"Уже на протяжении столетия было
известно, что полупроводники обладают этим свойством, которое позволяет
создавать электричество", - соворит Меркори Канатзидис.
"Чтобы сделать этот процесс эффективным, необходимо правильно подобрать
материалы, и мы обнаружили рецепт или систему, которая позволяет создать
такой материал".
Канатзидис, соавтор исследования,
совместно со своей командой, рассеяли нанокристаллы каменной соли в
материале под названием теллурид свинца (PbTe). Предыдущие попытки, на
ниве добавления в наномасштабе сыпучего материала давали улучшение
эффективности преобразования энергии теллуридом свинца, но это также
увеличило рассредоточение электронов, что ухудшало общую проводимость. В
этом исследовании, команда Северо-Западного впервые продемонстрировала
пример использования наноструктур в теллуриде свинца для уменьшения
рассеянности электронов и увеличения эффективности преобразования
энергии этого материала.
"Мы можем поместить этот материал внутрь
недорогого устройства с несколькими электронными проводами и
присоединить его к чему-то вроде лампы накаливания", - сказал соавтор
статьи Винаяк Дравид, профессор материаловедения и машиностроения из
Школы машиностроения и прикладных наук имени МакКормика. "Данное
устройство может сделать лампу накаливания более эффективной, забирая
избыточное тепло, которое она генерирует, и преобразовывая его часть, от
10 до 15 процентов, в более полезный вид энергии, такой как
электричество".
Автомобильная и химическая
промышленность, а также любое производство, на котором используют тепло
для создания товаров, например стекольное или кирпичное предприятие,
может увеличить эффективность, с помощью данного научного прорыва, как
рассказал Канатзидис, который работает также еще и в Аргонской
Национальной Лаборатории.
"Энергетический кризис и состояние
окружающей среды - две главных причины, по которым это открытие имеет
большое значение, но это может быть всего лишь началом", - сказал
Дравид. "Данные типы структур могут получить другие применения в научном
сообществе, о которых мы не могли и подумать, например, в области
улучшения механических свойств и прочности. Надеюсь, это оценят и будут
использовать".
Physorg.com