Гігантський дивний ефект хребта відкрився

Дослідження Охіо державний університет знайшов метод, який може радикально підвищити ефект хребта Seebeck, що підвищить ефективність електроенергії, розробленої ними термопаром, мільйон разів.

Дослідники з Ойоського державного університету (США) виявили метод, який може радикально підвищити ефект хребта Seebeck, що підвищить ефективність роботи електроенергії, розробленої ними термопаром на мільйон разів.

Ефект Seebeck, виявлений майже 200 років тому, є поява електромотивної сили (EMF) у закритому електричному контурі, що складається з послідовно підключених гетерогенних провідників, контактів між якими мають різні температури. Важливо для просторових зон, що подорожують на далекі райони сонячної системи і за її межами, а також для різних термоелектричних датчиків. Останнім часом дослідники Ойоського державного університету виявили метод, який може зробити один з сортів ефекта Чебека радикально ефективніше.


Основна проблема з ефектом Seebeck полягає в тому, що різниця температури, що спостерігається при природних умовах, занадто невелика, щоб виготовити значну кількість енергії. Існує схожий феномен хребта Seebeck (SEZ), виявлений кілька років тому. У ньому металевий магніт, один кінець якого холодний і інший гарячий, аналогічно до термопару в класичному ефекті Seebeck. Однак американські дослідники захопили щось інше: для створення СЕЗ в немагнітному напівпровіднику, розміщеному в зовнішньому магнітному полі (3 Т) при температурі від 2 до 20 К (що тепліше, ніж рідкий водень).

Виявилося, що потім є, як дослідники його занурили, «чутий ефект хребта» (GSEZ).

Назва не випадково. Як правило, за ступенем різниці температур на кінцях термопара, останні виробляє кілька мікровольтів. І в разі ГСЗ, кілька мілівольтів. Але натяжність напруги не все. Потужність знімається з термопару, згідно з науковцями, виросла мільйон разів. Як ви здогадували, навіть до закінчення дослідження явища, команда наноситься на винахід: новий метод генерації електроенергії при перепаді температур від відомих термопарів буде занадто яскраво різним!


Однак теоретична основа нового ефекту залишається слабкою точкою. Простіше кажучи, причини величезного збільшення термоелектричних ефектів хребта в разі немагнітних матеріалів невідомі. Дослідники тільки обережно припускають, що є екстремальний випадок фононування електронів, що супроводжує їх надзвичайно швидкий рух між кінцями такого термопара. У результаті зіткнень з електронами фонони можуть перетягнути їх уздовж, а негативний заряд накопичиться на холодному кінці зразка (позитивний на гарячому кінці); це буде відбуватися до моменту виходу потенційної різниці балансує ефект хобі. Ця потенційна відмінність є важливою складовою теплової EMF, яка при низьких температурах може бути десятки і сотні разів вище звичайного.

Але ось проблема: спостерігався гігантський ефект хребта Seebeck дає мільйонам зростання EMF в термопарі! Імовірно, що коли фонони фіксують електрони, властивості напівпровідників викликають електрони до хребта, які стабілізують їх траєкторії. Дуже груба аналогія такої стабілізації траєкторій можна назвати скручуванням кулі в броньованій вогнепальної зброї уздовж ріжучих стовбура, що дає можливість літати неперевершену подовжену кульку без джмеля.

Поки новий ефект був зареєстрований тільки в антимоніді індію, що додається речовинам, які не називають розробниками. Алас, це не найдешевший матеріал, а зовнішній магнітний поле, на якому він працював 3 Т (як в машині МРТ), але дослідники відзначають, що на інших напівпровідниках немає перешкод, які не дозволяють ефект використовуватися і навіть при невеликій температурі.

Напівпровідникова основа нових термопарів дозволяє використовувати їх у вигляді кришок в кількості площ, від охолоджувальних труб до термоелектричної мийки. У таких «термальних двигунах», як вони називаються ініціаторами GSEZ, не буде рухомих частин, а їх деградація не буде йти швидше, ніж у звичайних напівпровідників у стабільному режимі експлуатації. Іншими словами, вони можуть працювати протягом десятиліть. Відносна дешевість напівпровідників може навіть дозволити їх використовувати для годування комп'ютерів з власного тепла, що зараз безпосередньо не розсіюється в просторі і знижує ефективність самого комп'ютера.

І навіть у своїй поточній формі, при низьких температурах новий вид термоелектричної дії може знайти застосування в просторі: Для них буде корисний МСБ.