Nowy materiał termoelektryczny

Naukowcy z USA stworzyli nowe materiały termoelektryczne doskonale przewodzące ciepło przy zachowaniu własności przewodnictwa elektrycznego. Dokonali tego, używając m.in. kuchenki mikrofalowej – poinformował magazyn Technology Review.  

Zespół naukowców z Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) w Troy, w stanie Nowy Jork, pod kierownictwem prof. inżynierii materiałowej Ganpati Ramanatha, wytworzył nowy typ materiału termoelektrycznego.

Materiały termoelektryczne, konwertujące energię cieplną na elektryczną obecnie mają zastosowanie niszowe jak np. generatory energii w satelitach i statkach kosmicznych lub podgrzewane siedzenia w samochodach wyższej klasy. Jeśli stałyby się tańsze i bardziej wydajne, można by je zastosować w lodówkach, systemach chłodzenia dla komputerów stacjonarnych i notebooków, rozwiązaniach do odzyskiwania ciepła z układu wydechu każdego typu samochodu oraz klimatyzacjach montowanych w budynkach.

Materiał termoelektryczny jest dobrym przewodnikiem, ale nagrzewa się powoli i źle oddaje ciepło. Aby zwiększyć przewodnictwo cieplne nie zmniejszając elektrycznego, naukowcy z RPI postanowili zastosować domieszki nanocząstek w procesie jego fabrykacji.

Badacze zastosowali w tym celu puder, wytworzony z kryształów chlorku bizmutu i chlorku telluru. Wymieszano go następnie z rozpuszczalnikiem i dla utrwalenia wygrzewano przez 2-3 minuty w zwykłej domowej kuchence mikrofalowej. Otrzymano w ten sposób sześciokątne płatki, które poddano działaniu wysokiego ciśnienia i temperatury oraz rozpuszczalnika z dodatkiem siarki, aby otrzymać nanopłytki pokryte związkami siarki.

Zastosowanie tych płytek do produkcji materiału termoelektrycznego pozwala na stworzenie tzw. materiału typu n. Jest to wydajny materiał termoelektryczny o dużej ilości elektronów, co pozwala na szybkie nagrzewanie i jednolite oddawanie ciepła przy zachowaniu własności dobrego przewodnictwa elektrycznego. Przy pomocy tego typu nanopłytek można wytworzyć też materiał termoelektryczny typu p, zawierający dodatnio naładowane dziury elektronowe.

Według opisu badań opublikowanego najnowszym numerze Nature Materials, naukowcom z Rensselaer Polytechnic Institute udało się wytworzyć najwydajniejsze z materiałów typu p istniejących na rynku oraz materiały typu n o 25 proc. wydajniejsze od obecnie stosowanych.

PAP - Nauka w Polsce