Нові матеріали для майбутніх пристроїв Green Tech

Новий дослідження показує, що пористі речовини можуть діяти як термоелектричні матеріали, що вказують на спосіб їх використання в термоелектричних пристроях майбутнього.

У створенні технологій, необхідних для захоплення тепла, дослідники по всьому світу, намагалися використовувати термоелектричні матеріали, ефективніше. Одним з таких перспективних матеріалів є речовина, наповнена крихітними отворами, починаючи від мікрон (10-6 м) до нанометра (10-9 м). Як Димітріс Ніархос, дослідник Національного центру досліджень Democritus в Афінах, пояснив: «Пористі термоелектрики можуть відтворювати значну роль у поліпшенні термоелектриків як життєздатної альтернативи для перетворення відходів тепла. й

Тепло проходить через матеріал, використовуючи фонони, кількісні одиниці вібрації, які виступають в якості теплових частинок. Коли фонон проникає в отвір, він розсіює і втрачає енергію. Таким чином, більш пористий матеріал, чим нижче теплопровідність, тим краще якість термоелектричного матеріалу.

Команда Niarchos вивчала теплові властивості чотирьох простих моделей мікро-нано пористих матеріалів. Цей аналіз, науковці говорять, забезпечує грубий план для проектування таких матеріалів для термоелектричних пристроїв.

Дослідники виявили, що чим менше пори і чим ближче вони знаходяться в речовині, тим менше його теплопровідність. Їх розрахунки збігаються з даними з інших експериментів. Вони також показують, що мікро-нано-пористі матеріали можуть перетворювати тепло в електрику кілька разів краще, ніж матеріал без пороги.

Перша модель описує матеріал, наповнений отворами випадкових розмірів, від мікронів до нанометрів в діаметрі. Другий складається з декількох шарів, в яких кожен шар містить пори різних розмірів. Третій матеріал, який складається з тривимірної кубічної решітки ідентичних отворів. Четвертий являє собою багатошарову систему, де кожен шар містить кубічну решітку ідентичних отворів. Розмір отворів відрізняється в кожному шарі.

За результатами перших і четвертих моделей мають меншу теплопровідність, ніж другий. Третя модель має меншу теплопровідність, ніж четверту. Але як говорить Ніархос, перша модель є найбільш реалістичним варіантом. З тих пір практично неможливо створити, за рахунок рівних розмірів пори. Проте всі моделі демонструють важливість пористості в термоелектричних матеріалах.

Джерело: nauka24news.ru/