Современное общество энергии ископаемого горючего методом вырабатывания тепла, но большой части того тепла тратится впустую. Исследователи постарались исправить часть его с устройствами полупроводника, названными thermoelectrics, преобразовывающими тепло в энергию.
Но они остаются через чур неэффективными и дорогими, чтобы быть нужными вне последовательности приложений ниши.Сейчас, ученые в Иллинойсе информируют, что применяли недорогой, узнаваемый материал для самого голодного тепла термоэлектрического до сих пор. В ходе, исследователи говорят, они извлекли полезные уроки, которые имели возможность выдвинуть материалы к нужным действиям, нужным для обширно распространенных заявлений.
В случае если это происходит, thermoelectrics имел возможность в один раз вагоны-электростанции и очищать энергию от бесчисленных двигателей, котлов и электрических растений.Thermoelectrics являются плитами полупроводника со необычной и нужной собственностью: нагревание их на одной стороне генерирует электрическое напряжение, которое может употребляться для приведения в воздействие потока и устройств энергии. Для получения того напряжения thermoelectrics должен быть добрыми электрическими проводниками, но бедные проводники тепла, иссушающего результат. К сожалению, в силу того, что проводимость и электрический материал тепла имеет тенденцию идти рука об руку, выяснилось тяжёлым создать материалы, имеющие высокую термоэлектрическую эффективность — собственность, ученые воображают с знаком ZT.
Пару лет назад исследователи во главе с Меркоури Канацидисом, химиком в Северо-Западном университете в Эванстоне, Иллинойс, нашли впечатляющий новый термоэлектрический материал, названный теллуридом свинца (PbTe), имевший значение ZT 2,2. Это было обоснованно близко к ZT 3, что большая часть исследователей разглядывает минимум для обширно распространенных заявлений.
Заинтригованный, Кэнэцидис и его сотрудники начали проверять химических кузенов PbTe. Любой был солнечным серебряным материалом, названным селенидом олова (SnSe).
Несколькими десятилетиями ранее, исследователи нашли, что это был через чур бедный электрический проводник, чтобы стоить испытать как термоэлектрическое. Но свинец и олово принадлежат той же группе в периодической таблице, и теллуру и селену, оба – члены второй группы. “Это было любопытство, которое мы желали изучить”, говорит Кэнэцидис.Так, Кэнэцидис и коллеги в Северо-западном и Мичиганском университете, Анн-Арбор, решили кинуть второй взор на селенид олова. Исследователи синтезировали пример размера пули SnSe и раскололи части его на протяжении трех разных ориентаций ядерных самолетов кристалла, известных как a-, b-, и c-топоры — стандартный способ для анализа особенностей материалов.
Они тогда картировали тепловую и электрическую проводимость каждого примера через широкий диапазон температур. Пример b-оси, выяснилось, имел better-expected электрическую проводимость и весьма низкую теплопроводность для загрузки. Те свойства дали материалу ZT 2,6, добрейшее значение, когда-либо измеренное. Ключ к ультранизкой теплопроводности, Кэнэцидис говорит, думается, селена и атомов плиссированное расположение олова в материале, что похож на аккордеон.
Пример, думается, оказывает помощь атомам согнуть, когда поражено передающими тепло колебаниями, названными фононами, так расхолаживая свойство SbSe совершить тепло. Исследователи информируют о итогах сейчас по собственной природе.“Я поражен”, говорит Джозеф Херемэнс, физик в Университете штата Огайо, Колумбус, кто не был связан с изучением. “Это – фантастический результат для области”. В дополнение к маркировке громадного шага к thermoelectrics с ZT 3, говорит Херемэнс, новый материал предлагает уроки о том, как добраться в том месте.
Скорее всего, он говорит, исследователи постараются повысить электрическую проводимость полупроводника методом пронзания его с малыми количествами атомов «допанта» при сохранении главной аналогичной аккордеону ядерной договоренности. В случае если кто-либо преуспевает в том, чтобы произвести высокий-ZT материал, Херемэнс говорит, он имел возможность бы привести к новым, более недорогим двигателям гибридного автомобиля, в которых двигатель внутреннего сгорания не приводит автомобиль в воздействие, а скорее производит тепло, которое термоэлектрические устройства преобразовывают в электричество для включения электродвигателя.
Сейчас это – все еще видение будущего. Но это – то, сейчас кажущееся ближе чем когда-либо прежде.