Нанотехнологии вернут отработанное тепло на службу людям

Технология прямого преобразования отработанного тепла в электричества кажется очень перспективной, если учесть нашу нескончаемую борьбу за сокращение использования ископаемого топлива.

Внимание ученых всего мира сосредоточено на термоэлектриках, которые как раз и преобразуют одну энергию в другую.

Из множества потенциальных кандидатов, которые работают в температурном диапазоне от 30 до 630 градусов по Цельсию, лучшими термоэлектрическими свойствами обладает теллурид свинца. К сожалению, выдающиеся свойства материала меркнут в свете природной токсичности свинца, а потому ученые продолжают искать более безопасную альтернативу.

Например, это может быть теллурид олова. Однако он не столь эффективен, как теллурид свинца, и ученые активно исследуют разные возможности улучшения его термоэлектрических свойств. Снижают эффективность теллурида олова две проблемы: высокая теплопроводность и низкий коэффициент Зеебека, который определяет, насколько велико генерируемое термоэлектрическое напряжение в качестве функции температуры.

Ученым удалось улучшить показатели двух компонентов по отдельности, но одновременно для теллура и олова сделать это оказалось намного сложнее.

Результаты опубликованы в издании Chemical Engineering Journal.

Ученые доктор Чжохон Ким и Хён Чжу из университета Чунг-Анга (Южная Корея) разработали эффективную стратегию для решения этой проблемы. Их подход основан на наноструктурировании — производстве материала с нужными структурными свойствами в наномасштабе.

В данном случае ученые изготовили нанолисты теллурида олова. Однако их получение с помощью стандартных процедур — процесс очень сложный, и потому ученые решили разработать инновационную стратегию синтеза.

Они использовали преимущество другого полупроводника — селенида олова. Этот материал имеет слоистую структуру. Для получения нанолистов слои достаточно просто отшелушиваются.

Чтобы предотвратить окисление, нанолисты поместили в раствор винной кислоты, а чистый теллур — в атмосферу, состоящую из азота.

Винная кислота извлекает пары олова-селена из нанолистов, и анионы теллура естественным образом замещают анионы селена в этих парах. Затем пары олова-теллура вновь соединяют с исходным нанолистом немного несовершенным способом, создавая в материале поры и границы зерен. Итогом всего этого процесса становится пористый нанолист теллурида олова.

Исследователи изучили механизмы реакций, благодаря которым удалось получить нанолисты, и решили определить условия синтеза, которые позволили получить оптимальную морфологию в наномасштабе.

— Мы выяснили, что если пористые нанолисты теллурида олова с заменой анионов состоят из 3-нанометровых частиц с дефектной формой, то это приводит к снижению теплопроводности и повышенному коэффициенту Зеебека, если сравнивать с обычным теллуридом олова, заявил Ким.

— Это прямой результат введения наноинтерфейсов, пор и дефектов, которые помогают рассеивать в теллуриде олова рамномерные колебания — фононы, которые нарушают термоэлектрические свойства.

Эффективность самых лучших нанолистов теллурида олова составляет 1,1 при температуре 650 градусов по Цельсию, что почти втирое выше, чем у объемного теллурида олова.

Результаты исследования кажутся весьма многообещающими в сфере высокоэффективных термоэлектриков, которые найдут применение не только в производстве энергии, но и в охлаждении, кондиционировании воздуха, транспорте, и даже в биомедицинских устройствах.

Не менее важно то, что удалось понять благодаря новой стратегии синтеза.

— Нестандартный метод, которые мы использовали для получения пористых нанолистов теллурида олова, может оказаться релевантным для других термоэлектрических полупроводников, а также при изготовлении и исследовании пористых и наноструктурных материалов для других целей, пояснил Ким.

Самое важное: поскольку сбор тепловой энергии — это самое востребованное применение термоэлектриков, данное исследование может помочь повысить эффективность промышленных процессов.

Термоэлектрики позволят нам использовать большие объемы ежедневно вырабатываемого тепла и получать полезную электроэнергию.

Дальнейшие исследования в этой области сделают общество более экологичным.

16.02.2021




Нано



Нанотехнологии вернут отработанное тепло на службу людямНанотехнологии вернут отработанное тепло на служб...

Технология прямого преобразования отработанног...

Ученые впервые пробили в ГЭБ брешь для эффективной доставки лекарствУченые впервые пробили в ГЭБ брешь для эффективно...

В течение минувших десятилетий ученые обнаружи...

Форма фотонанокатализаторов имеет огромное значениеФорма фотонанокатализаторов имеет огромное значен...

При проектировании наночастиц, которые с ...

Выбор условий для измерения размера макромолекул методом динамического рассеяния светаВыбор условий для измерения размера макромолекул ...

Исследовано изменение размера растущих молекул...

Старые добрые нанотрубки борозды не испортятСтарые добрые нанотрубки борозды не испортят

Кристаллы из ультратонких углеродных нано...

Ученые придумали, как усилить свойства композитовУченые придумали, как усилить свойства композитов

Материаловеды из политехнического институ...

Носимую электронику больше не будут клеить на тканьНосимую электронику больше не будут клеить на тка...

Стремление создать доступную, прочную и м...

Поляризованный свет необычно влияет на золотые наночастицыПоляризованный свет необычно влияет на золотые на...

Ученые из университета Райса в ходе ...

Светящиеся растения из Аватара появятся на ЗемлеСветящиеся растения из Аватара появятся на Земле

Все помнят эти удивительные люминесцентны...

Создан нанолазер, который меняет цвет как хамелеонСоздан нанолазер, который меняет цвет как хамелео

Новинка позволит продвинуться в области г...

Разработана искусственная кожа на основе графенаРазработана искусственная кожа на основе графена

Исследователям из Университета Глазго уда...

Печатные электронные устройства сделают вечнымиПечатные электронные устройства сделают вечными

Группа инженеров из Калифорнийского униве...

Графен поможет выращивать уникальные двумерные полупроводникиГрафен поможет выращивать уникальные двумерные по...

Новый метод производства позволит получать дву

Молекулы Лего помогли ученым усовершенствовать ультразвукМолекулы Лего помогли ученым усовершенствовать ул...

Во всем мире ультразвуковая визуализация приме...

Эффективность не измеряется измерениямиЭффективность не измеряется измерениями

В это сложно поверить, но не вс...

Самосборку нанокристаллов можно увидеть вживуюСамосборку нанокристаллов можно увидеть вживую

Превращение простых коллоидных частиц &md...

Самое маленькое в мире радио вибрирует в унисон с волнойСамое маленькое в мире радио вибрирует в унисон с...

Физики из Калифорнийского университета в&...

Создан очень гибкий и эластичный материал из нанотрубокСоздан очень гибкий и эластичный материал из нано...

Китайские ученые создали инновационный материа...

Покрытие из нанолент защитит самолеты от наледи и молнийПокрытие из нанолент защитит самолеты от наледи и...

Тонкое покрытие, состоящее из нанолент гр...

Теплопроводностью можно управлять с помощью наноструктурТеплопроводностью можно управлять с помощью нанос...

Теплопроводность — знакомое каждому...

Белый графен поможет раскрыть потенциал черного графенаБелый графен поможет раскрыть потенциал черного г...

Изготовление идеального монослоя так назы...

Создана наносубмарина с ультрафиолетовым приводомСоздана наносубмарина с ультрафиолетовым приводом

Наносубмарины хотя и не совсем готов...

Для повышения предела чувствительности спектроскопии ученые смяли наночастицыДля повышения предела чувствительности спектроско...

Увеличив площадь поверхности графен-золотых на...

Казанские ученые представили нанокомпозит исключительно для наружного примененияКазанские ученые представили нанокомпозит исключи...

Публикация исследователей из Казани и&nbs...

Генераторы углеродных нанотрубок давно среди насГенераторы углеродных нанотрубок давно среди нас

Ученые предположили, что, возможно, автомобили...

Доказана возможность использования наноколец в солнечных батареяхДоказана возможность использования наноколец в со...

Когда Рамеш Джасти начал изготавливать крошечн...

Созданы моторчики, которые заводятся от обычного светаСозданы моторчики, которые заводятся от обычного ...

Удивительно, но это факт: чтобы акти...

Совершен прорыв в области левитирования нанообъектовСовершен прорыв в области левитирования нанообъек...

Исследователи из Рочестера впервые добили

Открыт синтез нового наноматериалаОткрыт синтез нового наноматериала

Сотрудники технического университета Луизианы ...

Поиск на сайте

Магазин

  
Silicon Power Slim S55 120GB (SP120GBSS3S55S25) SSD-накопитель4290.00 руб.

Знатоки клуба инноваций



ТОП - Новости мира, инновации

Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на
Представлен новый метод описания искривленного светаПредставлен новый метод описания искривленного света

Новости компаний, релизы

Оценка потенциала регионального облачного рынка от M1CloudОценка потенциала регионального облачного рынка от M1C
Хостинг - это больше, чем фундамент. Это домХостинг - это больше, чем фундамент. Это дом
Еда на дом от МакароллычаЕда на дом от Макароллыча
Современный подход: Индустриальная экскурсия по «Металлообработке 2021»Современный подход: Индустриальная экскурсия по «Метал
На деловом завтраке рассмотрят шаги для построения дорожной карты по клиентскому опытуНа деловом завтраке рассмотрят шаги для построения дор