Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 

 

Категории: Избранные статьи » Интересные электротехнические новинки
Количество просмотров: 847
Комментарии к статье: 0

Термоэлектрический материал с упорядоченно расположенными нанотрубками


 
 

Первый в мире термоэлектрический материал на основе упорядоченно расположенных нанотрубок разработала группа ученых с кафедры Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» в сотрудничестве с исследователями из шведского Технологического Университета Лулело и Йенского университета имени Фридриха Шиллера. Информация о новаторской разработке была представлена в форме статьи в журнале Advanced Functional Materials.

Новый материал имеет полимерную природу, поэтому отличается гибкостью. Кроме того здесь использована добавка из нанотрубок, многократно улучшающая его электропроводность. Перспективы материала колоссальны. Он в принципе применим для зарядки мобильных гаджетов без необходимости использования других традиционных источников энергии. Браслет или чехол для смартфона, изготовленный из нового материала, позволит заряжать небольшие портативные устройства буквально от тепла человеческого тела.

К термоэлектрическим материалам относятся химические соединения и сплавы металлов, способные преобразовывать тепло в электрическую энергию при наличии разницы температур между частями образца, изготовленного из такого материала. Если присоединить к элементу, изготовленному из данного материала, проводники, то через них можно получать электрическую энергию.

Эффект Зеебека

Напомним, что термоэлектрический эффект, также известный как эффект Зеебека, был открыт немецким физиком Томасом Зеебеком в 1821 году. И на протяжении длительного времени в качестве термоэлектрических материалов для термогенераторов применялись исключительно сплавы, дававшие КПД всего около 10%. И то, чтобы достичь максимальной эффективности от такого элемента, необходимо было обеспечить разницу температур в сотни градусов, что технически сделать непросто.

Термоэлектрический генератор

В последние несколько лет ученые активно искали альтернативы термоэлектрическим сплавам. Решение было найдено — подходят полимерные материалы. Полимерные материалы, взятые за основу, позволяют создавать образцы термоэлектрических преобразователей, способные работать даже при комнатной температуре.

К тому же большинство полимеров нетоксичны и отличаются небольшой теплопроводностью, что сводит к минимуму бесполезное рассеивание подводимого к ним тепла. В отличие от металлических сплавов, полимеры обладают превосходной гибкостью, а значит из них в принципе можно изготавливать термогенераторы любых желаемых форм.

Первый в мире образец модифицированного полимера с расположенными упорядоченно и вытянутыми нанотрубками изготовлен с использованием очень перспективного полимера — полиэтилендиокситиофена. Данный полимер сам по себе отличается высокой электрической проводимостью, к тому же проводимость можно еще более усилить, добавлением химических включений в полимерную матрицу исходного материала.

Термоэлектрический материал с упорядоченно расположенными нанотрубками
Композитный термоэлектрический материал

На рисунке выше изображен процесс изготовления композитного материала с применением слоя поливинилбутирала для переноса гибких изогнутых подложек.

Далее показан композит, успешно перенесенный на три подложки разных форм, включая изогнутую поверхность и гибкую опору.

Композитный материал на разных подложках

Приведенные изображения показывают потенциальные возможности применения нового материала в качестве «строительных блоков» различного назначения, вплоть до использования в качестве конформного покрытия для изделий любых форм, включая сгибаемые пленки и гибкие подложки.

Первым делом на полупроводниковой подложке был выращен вертикально ориентированный массив углеродных нанотрубок. После — нанотрубки были вытянуты по горизонтальной плоскости. Затем массив нанотрубок залили полимером.

Так как при выращивании нанотрубок они часто скапливаются, образуя своеобразные агломерации, для устранения подобных скоплений в одной точке, материал подвергли последующей обработке этиленгликолем и диметилсульфоксидом. По завершении последнего шага обработки, удельная мощность материала возросла более чем в 4 раза, то есть примерно до 92 мкВт*мК^(-2).

Один из участников научной группы с кафедры Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС», кандидат физико-математических наук Хабиб Юсупов утверждает, что полученные характеристики позволят использовать новый материал для создания термоэлектрических преобразователей, способных преобразовывать тепло человеческого тела (то есть работать на разности температуры тела с комнатной температурой) в электрическую энергию. К примеру можно будет создать браслет на руку или чехол для телефона, который сможет постоянно питать устройство без надобности в дополнительном источнике энергии.






Поделитесь этой статьей с друзьями:

Вступайте в наши группы в социальных сетях:

ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Pinterest

Смотрите также на Электрик Инфо:

  • Наногенераторы для зарядки портативных устройств
  • Эффективное преобразование тепла в электричество с помощью термогенераторов ...
  • Термоэлектрический модуль Пельтье - устройство, принцип действия, характери ...
  • Электропроводящий самовосстанавливающийся материал
  • Термоэлектрические генераторы (Бернштейн А. С)

  •  
    Добавление комментария
    Имя:*
    Комментарий:
    Введите код: *

    Сайт электрика

    Новые статьи



    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Практическая электроника | Электротехнические новинки

    English French German Italian Portuguese Russian Spanish

    Copyright © 2009-2019 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный (информация о сайте и авторах статей)
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.