Термоелектрически материал с поръчани нанотръби

Първият в света термоелектрически материал на базата на подредени нанотръби е разработен от група учени от катедрата за функционални наносистеми и високотемпературни материали на Националния научен и технологичен университет „MISiS“ в сътрудничество с изследователи от Шведския технологичен университет Lulelo и Йенския университет на името на Фридрих Шилер. Информацията за иновативното развитие беше представена под формата на статия в списанието Advanced Functional Materials.

Новият материал има полимерна природа, така че е гъвкав. Освен това тук е използвана добавка, направена от нанотръби, което значително подобрява нейната електропроводимост. Перспективите за материала са колосални. По принцип е приложим за зареждане на мобилни джаджи без нужда от други традиционни енергийни източници. Гривна или калъф за смартфон, изработен от нов материал, ще ви позволи да зареждате малки преносими устройства буквално от топлината на човешкото тяло.

Термоелектрическите материали включват химически съединения и метални сплави, способни да преобразуват топлина в електрическа енергия при наличие на температурна разлика между части от пробата, направена от такъв материал. Ако свържете проводници към елемент, изработен от този материал, можете да получавате електрическа енергия чрез тях.

Спомнете си, че термоелектрическият ефект, известен също като Ефект на Зеебек, е открит от немския физик Томас Зеебек през 1821г. И дълго време само термоелектрични материали са използвани като термоелектрични материали за термоелектрични генератори, което дава ефективност само около 10%. И за да се постигне максимална ефективност от такъв елемент, беше необходимо да се осигури температурна разлика от стотици градуси, което е технически трудно да се направи.

През последните няколко години учените активно търсят алтернативи на термоелектрическите сплави. Намерено е решение - подходящи полимерни материали. Полимерните материали, взети за основа, ви позволяват да създавате проби термоелектрически преобразувателиспособен да работи дори при стайна температура.

Освен това повечето полимери са нетоксични и имат ниска топлопроводимост, което свежда до минимум безполезното разсейване на подадената към тях топлина. За разлика от металните сплави, полимерите имат отлична гъвкавост, което означава, че по принцип от тях могат да се правят термогенератори с всякаква желана форма.

Първата в света проба от модифициран полимер с подредени и удължени нанотръби, подредени с помощта на много перспективен полимер - полиетилендиокситиофен. Този полимер сам по себе си се характеризира с висока електрическа проводимост, в допълнение, проводимостта може да бъде допълнително подобрена чрез добавяне на химически включвания в полимерната матрица на изходния материал.

Фигурата по-горе показва процеса на производство на композитен материал, използващ слой от поливинилбутирал за прехвърляне на гъвкави извити субстрати.

По-нататък е показан състав, който е успешно пренесен на три основи с различни форми, включително извита повърхност и гъвкава опора.

Показаните изображения показват потенциалната употреба на новия материал като „строителни блокове“ за различни цели, до използване като конформно покритие за продукти с всякаква форма, включително огъващи се филми и гъвкави основи.

Първо, върху полупроводников субстрат се отглежда вертикално ориентиран масив от въглеродни нанотръби.След - нанотръбите бяха удължени хоризонтално. Тогава масивът от нанотръби се напълва с полимер.

Тъй като, когато нанотръбите се отглеждат, те често се натрупват, образувайки своеобразни агломерации, за да се елиминират такива натрупвания в един момент, материалът се подлага на последваща обработка с етилен гликол и диметилсулфоксид. След завършване на последния етап на обработка, специфичната мощност на материала се увеличава повече от 4 пъти, тоест до приблизително 92 μW * mK ^ (- 2).

Един от участниците в научната група от катедрата за функционални наносистеми и високотемпературни материали на NUST "MISiS", кандидатът на физическите и математическите науки Хабиб Юсупов твърди, че получените характеристики ще позволят използването на нов материал за създаване на термоелектрически преобразуватели, които могат да преобразуват топлината на човешкото тяло (тоест работа върху температурните разлики тела със стайна температура) в електрическа енергия. Например, можете да създадете гривна на ръката си или капак за телефона си, който постоянно да захранва устройството, без да се нуждаете от допълнителен източник на енергия.