RusCable Insider Digest #149 от 18.11.2019 / АЭК и ЭКСПЕРТ-КАБЕЛЬ | Page 6
№149-18/11/2019
#дайджест #научно-технический прогресс
Фото: Сергей Шиловс / «Редкие земли»
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС
НОВЫЙ МАТЕРИАЛ
ПОБИЛ МИРОВОЙ РЕКОРД
ПО ПРЕОБРАЗОВАНИЮ
ТЕПЛА В ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ МОГУТ ПРЕОБРАЗОВЫВАТЬ ТЕПЛО В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ. ЭТО
СВЯЗАНО С ТЕМ, ЧТО ПРИ НАЛИЧИИ РАЗНИЦЫ ТЕМПЕРАТУР МЕЖДУ ДВУМЯ КОНЦАМИ В НИХ
ВОЗНИКАЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, И ЗАРЯЖЕННЫЕ ЧАСТИЦЫ НАЧИНАЮТ ПЕРЕМЕЩАТЬСЯ.
ПРИ ЭТОМ КОЛИЧЕСТВО ГЕНЕРИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗАВИСИТ ОТ БЕЗРАЗМЕРНОГО
ПОКАЗАТЕЛЯ ДОБРОТНОСТИ (ZT), И ЧЕМ ОН ВЫШЕ, ТЕМ ЭФФЕКТИВНЕЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ.
У лучших на сегодня термоэлектриков этот показатель
находится на уровне 2,5–2,8. Однако команда ученых из
Венского технического университета представила новый
материал, у которого значение ZT достигает 5-6. Он
представляет собой кристалл кремния, покрытый
тонким слоем железа, ванадия, вольфрама и алюминия. Такие особенности распределения изменяют
электронную структуру материала, из-за чего ток
проходит через него особым образом, не рассеиваясь.
При этом неравномерности в кристаллической
структуре ухудшают теплопроводность, что усиливает
термоэлектрический эффект.
Оптимальный термоэлектрический материал должен
демонстрировать сильный эффект Зеебека, хорошо
проводить электричество, но в тоже время быть плохим
теплопроводником. Сочетания последних двух факторов
является сложной задачей, поскольку обычно они тесно
связаны. По словам самих ученых, хотя тонкий слой нового
материала не сможет генерировать много энергии, но
его хватит для питания датчиков и небольших
электронных устройств. Они считают, что разработка
имеет большой потенциал применения в
производственных сетях Интернета вещей, поскольку
позволит избавиться от проводов.
В чистой комбинации железа, ванадия, вольфрама и
алюминия атомы распределяются равномерно в
гранецентрированной кубической решетке, то есть
между двумя частицами каждого металла всегда
одинаковое расстояние. Однако при нанесении слоя
этого материала на кремний его структура меняется, и
расположение атомов становится случайным.
Напомним, что ранее команда инженеров превратила
кусок древесины в гибкую мембрану, которая
преобразует тепловую энергию в электричество, даже
при незначительных перепадах температуры.