Ученые создали наноматериал, преобразующий тепло в электричество

Источник материала:

Энергия, в настоящее время, теряемая в виде тепла, может быть использована для производства электричества с помощью кремниевых нанопроводов, формируемых при помощи технологии, созданной американскими исследователями. Потенциальные применения этой технологии включают персональные источники питания, встроенные в одежду, которые могли бы использовать температуру человеческого тела для зарядки сотовых телефонов и других электронных устройств.

Привлекательность разработки, использующей термоэлектрические свойства кремния, заключается в том, что этот материал широко используется в полупроводниковом производстве, в мире создана значительная инфраструктура его производства и обработки.

Особенностью предложенного метода является синтез множества нанопроводов из кремния в водном растворе на поверхности пластины. В отличие от других методов синтеза, которые формируют элементы с продольной ориентацией, этот метод позволяет получать множество вертикально выровненных элементов, в результате чего поверхность получается гораздо более «шершавой». В свою очередь, это обуславливает удивительно высокую термоэлектрическую эффективность поверхности.

Созданные в лаборатории Беркли нанопровода из кремния обладают замечательными термоэлектрическими свойствами даже при комнатной температуре. На первой иллюстрации розовым цветом показан источник высокой температуры, вторая площадка служит датчиком. На второй картинке показано сечение массива кремниевых нанопроводов и снимок фрагмента такого провода, сделанный при помощи электронного микроскопа.

Почти вся электроэнергия в мире или около 10 триллионов ватт, произведена тепловыми двигателями — газовыми или паровыми турбинами, которые преобразуют высокую температуру в механическую энергию, которая затем преобразуется в электричество. Большая часть этой высокой температуры, однако, не преобразуется, а поступает в окружающую среду виде тепла (приблизительно 15 триллионов ватт). Если даже малую часть этих потерь удастся преобразовать в электричество, эффект будет огромен. Пока проблема заключается в отсутствии материалов с подходящими термоэлектрическими свойствами, которые могли бы эффективно выполнять преобразование тепла в электричество. Возможно, разработка специалистов из Беркли станет решающим шагом к созданию и использованию таких материалов. Параллельно с продолжением исследований, ученые ищут деловых партнеров, способных заняться коммерциализацией технологии.

Источник: Лаборатория Беркли