Thermoelectric na materyal na may mga mando ng nanotubes

Ang unang materyal na thermoelectric sa mundo batay sa iniutos na mga nanotubes ay binuo ng isang pangkat ng mga siyentipiko mula sa Kagawaran ng Functional Nanosystems at High-temperatura na Materyales ng Pambansang Unibersidad ng Agham at Teknolohiya "MISiS" sa pakikipagtulungan sa mga mananaliksik mula sa Suweko University of Technology Luleleau at Jena University na pinangalanang Friedrich Schiller. Ang impormasyon tungkol sa makabagong pag-unlad ay ipinakita sa anyo ng isang artikulo sa journal na Advanced Functional Material.

Ang bagong materyal ay may likas na polimer, kaya nababaluktot ito. Bilang karagdagan, ang isang additive na gawa sa mga nanotubes ay ginamit dito, na lubos na nagpapabuti sa conductivity ng kuryente. Ang mga prospect para sa materyal ay colossal. Sa prinsipyo, naaangkop ito para sa singilin ang mga mobile gadget nang hindi nangangailangan ng iba pang mga tradisyonal na mapagkukunan ng enerhiya. Ang isang pulseras o kaso para sa isang smartphone, na gawa sa bagong materyal, ay magbibigay-daan sa iyo upang singilin ang mga maliliit na portable na aparato na literal mula sa init ng katawan ng tao.

Kasama sa mga thermoelectric na materyales ang mga kemikal na compound at metal na haluang metal na may kakayahang mag-convert ng init sa elektrikal na enerhiya sa pagkakaroon ng pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mga bahagi ng isang sample na gawa sa tulad ng isang materyal. Kung ikinonekta mo ang mga conductor sa isang elemento na gawa sa materyal na ito, maaari kang makatanggap ng de-koryenteng enerhiya sa pamamagitan ng mga ito.

Matatandaan na ang epekto ng thermoelectric, na kilala rin bilang Epekto ng Seebeck, ay natuklasan ng pisika ng Aleman na si Thomas Seebeck noong 1821. At sa loob ng mahabang panahon, tanging mga haluang metal ang ginamit bilang mga thermoelectric na materyales para sa mga generator na thermoelectric, na nagbibigay ng kahusayan ng mga 10% lamang. At upang makamit ang maximum na kahusayan mula sa tulad ng isang elemento, kinakailangan upang matiyak ang isang pagkakaiba sa temperatura ng daan-daang degree, na mahirap gawin.

Sa mga nakaraang taon, ang mga siyentipiko ay aktibong naghahanap ng mga kahalili sa mga haluang metal na thermoelectric. Natagpuan ang isang solusyon - angkop na mga materyales na polymeric. Ang mga polymeric na materyales na kinuha bilang isang batayan ay nagbibigay-daan sa iyo upang lumikha ng mga sample mga converter ng thermoelectricmay kakayahang magtrabaho kahit na sa temperatura ng silid.

Bilang karagdagan, ang karamihan sa mga polimer ay hindi nakakalason at may mababang thermal conductivity, na pinaliit ang walang silbi na pag-alis ng init na ibinibigay sa kanila. Hindi tulad ng metal alloys, ang mga polimer ay may mahusay na kakayahang umangkop, na nangangahulugang, sa prinsipyo, ang mga thermogenerator ng anumang nais na hugis ay maaaring gawin mula sa kanila.

Ang unang halimbawa ng mundo ng isang binagong polimer na may iniutos at pinahabang mga nanotubes na nakaayos gamit ang isang napaka-promising na polimer - polyethylenedioxythiophene. Ang polimer sa sarili mismo ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na de-koryenteng kondaktibiti, bilang karagdagan, ang kondaktibiti ay maaaring karagdagang pinahusay sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga pagsasama ng kemikal sa polymer matrix ng panimulang materyal.

Ipinapakita ng figure sa itaas ang proseso ng pagmamanupaktura ng isang pinagsama-samang materyal gamit ang isang layer ng polyvinyl butyral upang ilipat ang nababaluktot na mga curve na substrates.

Ang sumusunod ay nagpapakita ng isang composite na matagumpay na inilipat sa tatlong mga substrate ng iba't ibang mga hugis, kabilang ang isang hubog na ibabaw at isang nababaluktot na suporta.

Ang mga larawang ipinakita ay nagpapakita ng potensyal na paggamit ng bagong materyal bilang "mga bloke ng gusali" para sa iba't ibang mga layunin, hanggang sa paggamit bilang isang patong na patong para sa mga produkto ng anumang hugis, kabilang ang mga nababaluktot na pelikula at nababaluktot na mga substrate.

Una, ang isang patayo na oriented na hanay ng mga carbon nanotubes ay lumaki sa isang semiconductor substrate.Pagkatapos - ang mga nanotubes ay pinahaba nang pahalang. Pagkatapos ang hanay ng mga nanotubes ay napuno ng polimer.

Dahil kapag ang mga nanotubes ay lumaki, madalas silang mag-iipon, na bumubuo ng mga kakaibang agglomerations, upang maalis ang naturang mga akumulasyon sa isang punto, ang materyal ay sumailalim sa kasunod na pagproseso gamit ang ethylene glycol at dimethyl sulfoxide. Sa pagkumpleto ng huling hakbang sa pagproseso, ang tiyak na kapangyarihan ng materyal ay nadagdagan ng higit sa 4 na beses, iyon ay, sa humigit-kumulang na 92 ​​*W * mK ^ (- 2).

Ang isa sa mga kalahok sa grupong pang-agham mula sa Kagawaran ng Functional Nanosystems at Mataas na Materyales ng HINDI "MISIS", kandidato ng mga pang-agham na pang-pisikal at matematika na si Habib Yusupov ay nagsasabi na ang nakuha na mga katangian ay magpapahintulot sa paggamit ng bagong materyal upang lumikha ng mga thermoelectric na nag-convert na maaaring ma-convert ang init ng katawan ng tao (iyon ay, trabaho sa mga pagkakaiba sa temperatura. mga katawan na may temperatura ng silid) sa elektrikal na enerhiya. Halimbawa, maaari kang lumikha ng isang pulseras sa iyong kamay o isang takip para sa iyong telepono, na maaaring patuloy na makapangyarihang aparato nang hindi nangangailangan ng isang karagdagang mapagkukunan ng enerhiya.