Os materiais termoloctricos permitem que o calor transforme o calor diretamente em energia elétrica. Isso os torna especialmente atraentes para sua emergente “Internet das Coisas”, por exemplo, para fornecer energia autônoma ao microsenser e outros pequenos elementos eletrônicos. Para tornar os materiais mais eficientes, o transporte de calor deve ser suprimido através da vibração da malha e a mobilidade dos elétrons deve ser aumentada – uma barreira que muitas vezes dificulta a pesquisa.
Uma equipe internacional liderada por Fabian Garmrudi conseguiu usar um novo método para o desenvolvimento de materiais híbridos que agora atingem os dois objetivos – reduzem a solidariedade da vibração da fraude e aumentam a mobilidade da carreira de carga. Chave: Basicamente diferente, mas uma mistura de dois materiais com propriedades eletrônicas semelhantes. O trabalho foi publicado recentemente na revista ComunicaçãoO
Nova propriedade através de uma nova combinação de materiais
Os bons materiais termololáticos que operam o poço elétrico, por um lado, mas, por outro lado, transportam um calor ruim – um conflito aparente, porque o bom condutor elétrico é geralmente o bom condutor de calor.
“Em fosco sólido, a carga móvel é transferida pelo transportador e pela vibração dos átomos nas redes de cristal. Em materiais termololétricos, tentamos principalmente suprimir o transporte térmico através da vibração da malha, porque eles não contribuem para a transformação de energia”, agora perde e Loz Loz Loz Loz Loz Loz Loz Loz Loz Loz Loz Loz Loz Loz Loz Loz Loz. Nas últimas décadas, a pesquisa de materiais desenvolveu métodos sofisticados para design com materiais termolétricos com condutividade térmica extremamente baixa.
“Apoiado pelo Lions Award, pude desenvolver novos materiais híbridos no Instituto Nacional de Ciência dos Materiais no Japão que mostram os recursos termolétricos excepcionais”, lembra Garmardi em Susuba (Japão), que ele concluiu como parte de seu trabalho em Tu Viel. Especificamente, uma mistura de ferro, vndium, tantalam e uma mistura de alumínio (fay2V0,95Frente a frente0.1Al0,95) Um pó de bismuto e antimoni foi misturado (DI0,9Sb0.1) E coloque um elemento compacto sob alta pressão e temperatura. Devido a seus vários produtos químicos e propriedades mecânicas, os dois elementos não são misturados no nível nuclear. Em vez disso, os componentes do BISB são preferidos nas interfaces do tamanho do micrômetro nos cristais da liga de alimentação.
Diplicação de transporte de calor e carga
A estrutura de malha dos dois materiais e, portanto, suas vibrações quânticas permitidas mecanicamente são tão diferentes que as vibrações térmicas não podem ser transferidas de um cristal para outro cristal. A transferência de calor é, portanto, fortemente obstruída na interface. Ao mesmo tempo, devido à estrutura eletrônica semelhante, o movimento das cargas é constante e até as interfaces são significativamente aceleradas ao longo das interfaces. Causa: Os componentes BISB formam o chamado isolador topológico da fase-uma categoria especial de materiais que estão isolantes por dentro, mas também permite o transporte de cargas sem danos na superfície.
Essa equipe de decoplagem de alvo de transporte de calor e carga permite que a equipe aumente a eficiência de mais de 100 %. “Isso nos traz um passo maior no objetivo de desenvolver um material termotrico que possa competir com compostos disponíveis comercialmente com base na teleuride de bismuto”, diz Garmudi. O segundo foi desenvolvido na década de 1950 e ainda é considerado o valor do ouro da termolétrica. As principais vantagens dos novos materiais híbridos são que eles são significativamente mais estáveis e baratos.
