Нов термоелектричен материал обещава да преобърне енергетиката

Термоелектриците – вещества, които директно преобразуват топлината в електричество и захранват широк спектър от предмети – захранват какво ли не, от марсохода Perseverance на НАСА, който в момента изследва Марс, до пътуващи охладители в камионите за превоз на напитки. Сега физици от Университета в Клемсън заедно с колеги от Китай и Дания са създали ново термоелектрично вещество, което може да промени енергетиката след не много години.

Атомната структура на материала – начинът, по който атомите се подреждат в пространството и времето – определя свойствата на материала. Обикновено твърдите вещества са с кристални или аморфни структури. При кристалната решетка атомите са подредени стройно и симетрично, правилно. Аморфните материали имат произволно разпределени атоми.

Изследователят от Клемсън Джиан Хе и международният му екип са създали ново хибридно съединение, в което кристалните и аморфните подрешетки се преплитат в уникална кристално-аморфна структура – двойствена структура. „Нашият материал е с уникална хибридна атомна структура, която е наполовина кристална, наполовина аморфна“, казва Хе, доцент в катедрата по физика и астрономия. „Ако имате уникална или особена атомна структура, бихте очаквали да видите от нея много необичайни свойства – защото свойствата произлизат от структурата.“

Авторитетното списание за енергийни изследвания Joule публикува откритието в статия, озаглавена „Термоелектрични материали с кристално-аморфна двойственост, индуцирана от големи несъответствия в атомния размер“, която се появи онлайн на 16 април и предшества печатното издание, което ще излезе на 19 май.

Изследователите са създали своя хибриден материал чрез умишлено смесване на елементи от една и съща група от периодичната таблица, но с различни атомни размери. Тук те използваха несъответствията на атомния размер между сяра и телур и между мед и сребро, за да създадат ново съединение (Cu1-xAgx) 2 (Te1-ySy), в което кристалните и аморфните подрешетки се преплитат в уникална, единствена по рода си кристално-аморфна двойственост. Новото съединение е показало отлични термоелектрически характеристики.

Въпреки че това откритие не оказва пряко въздействие върху света сега, в бъдеще то вероятно ще доведе до по-добри термоелектрици. „Новият материал се представя добре, но по-важно от това е как постига това ниво на изпълнение“, казва изследователят. „Традиционно термоелектрическите материали са кристали. Нашият материал не е чист кристал и ние показваме, че можем да постигнем същото ниво на ефективност с материал с нова атомна структура.“ Той очаква новият материал да започне да носи своите ползи в реалния свят след 10 до 20 години.

„Той определено може да прави неща, които сегашните термоелектрически материали не могат, но все още не сега“, каза той. „Бъдещето на това изследване обаче е светло.“

Заедно с Хе в изследването са участвали учени от Шанхайския университет Джиаотонг, Шанхайския институт по керамика и SUSTech в Китай и Университета в Орхус в Дания.

Снимка: Clemson University College of Science

Коментари

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*