Сегодня 01 апреля 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

В США открыт неизвестный ранее путь для преобразования тепла в электричество

Сегодня выработка электроэнергии сопровождается выбросом огромного количества тепла в окружающее пространство. Заманчиво обернуть эти потери себе на пользу, но современные технологии предлагают решения с очень низкой эффективностью — всего лишь единицы процентов. В США учёные создали метаматериал, который сулит значительное повышение эффективности такого преобразования.

 Наностолбцы на кремнии под электронным микроскопом. Источник изображения: Advanced Materials

Наностолбцы на кремнии под электронным микроскопом. Источник изображения: Advanced Materials

Термоэлектрический эффект — появление разности потенциалов на концах двух последовательно соединённых разнородных проводников при условии наличия разницы в температуре между обоими — двести лет назад открыл физик Томас Зеебек (Thomas Seebeck). Эффект назван его именем. Для эффективного преобразования тепла в электричество требуется, чтобы материал хорошо проводил электроны и плохо проводил тепло. Тогда на его концах будет большая разница температур и, как результат, высокий КПД. К сожалению, в природе такие материалы не встречаются. Если материал хорошо проводит ток, то он ровно так же хорошо будет проводить тепло, и наоборот.

Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) создали метаматериал, который хорошо проводит электроны и плохо проводит тепло. Следует сказать, что тепло в телах с твёрдой кристаллической решёткой передают квазичастицы фононы. И пусть они не настоящие частицы, но они точно так же подчинены корпускулярно-волновой теории — одновременно являются и частицами, и волной. Новый метаматериал использует волновые свойства фононов, чтобы повлиять на скорость их распространения в материале.

Структурно новый метаматериал представляет собой лист кремния, на котором выращивают нанокристаллы из нитрида галлия. Затем кремниевую подложку истончают до требуемой толщины. Получается следующее. Когда тепло передаётся от одного края листа до другого, оно передаётся также посредством наностолбцов. В столбиках возникают стоячие волны с периодом, значение которого диктует их форма — узкий столбец. Эти волны намного-намного короче волны фононов, которая свободно распространяется в кремнии. Оказалось, что стоячие волны в наностолбцах резонируют с волнами фононов в кремнии, заставляя фононы в кремнии подстраивать свою длину волны под «запертую».

 Источник изображения: NIST

Источник изображения: NIST

В результате эксперимента, о котором рассказано в журнале Advanced Materials, учёные смогли уменьшить теплопроводность кремния на 21 % без ухудшения его электропроводности. Физики надеются, что вскоре смогут представить решение с высокой скоростью преобразования тепла в электричество, что откроет путь к новым термоэлектрическим приборам или позволит создать более эффективные радиаторы для электроники.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Вернулись к тому, с чего начинали: похоже, Blizzard готовится переименовать Overwatch 2 в Overwatch 9 ч.
Календарь релизов — 1–6 апреля: The Last of Us Part II Remastered на ПК и Steel Hunters 9 ч.
Новая игра по «Звёздным войнам» от бывших разработчиков XCOM выглядит как XCOM по «Звёздным войнам» — первые скриншоты 10 ч.
Apple выпустила iOS 18.4 с «Приоритетными уведомлениями» от ИИ и другими улучшениями 10 ч.
«Софтлайн» опубликовал аудированные итоги 2024 года, подтвердив увеличение прогноза на 2025 год 12 ч.
В «Google Презентациях» появился ИИ для генерации изображений Imagen 3 и другие инструменты для «потрясающих презентаций» 12 ч.
Amazon представила ИИ-агента Nova Act, который заменит человека в интернет-серфинге 14 ч.
Слухи: четыре известные корейские компании устроили борьбу за право создавать новые игры по StarCraft 14 ч.
Голливудские студии перенаправили монетизацию фейковых трейлеров на YouTube себе в карман 15 ч.
Франция оштрафовала Apple на €150 млн за ограничение таргетинга в iOS 15 ч.
Слухи о намерениях GlobalFoundries купить тайваньскую UMC вызвали рост курса акций последней на 13 % 3 ч.
Новая статья: Обзор смартфона HONOR Magic 7: зачем платить больше? 8 ч.
Zotac представила GeForce RTX 5070 Ti в компактной версии Solid SFF и белой Solid White 9 ч.
Micron предупредила о дальнейшем росте цен на DRAM и NAND, и обвинила в этом ИИ 10 ч.
Стартовали продажи игровых ноутбуков с Nvidia Blackwell — за мобильную RTX 5090 просят как минимум $4299 12 ч.
На рынке комплектующих для игровых ПК появился новый крупный игрок — HP расширила ассортимент геймерского бренда Omen 14 ч.
Acer представила 240-Гц игровые QD-OLED-мониторы Predator X27U X1 и Predator X32 X2 по цене от $600 14 ч.
Meta подписала соглашение с Sembcorp о поставке энергии плавучих солнечных генераторов в Сингапуре 14 ч.
Возврат к корням: Vantage Towers разместила базовые станции на деревянных столбах 16 ч.
Arm собралась руками Nvidia захватить половину рынка процессоров для дата-центров 16 ч.
Включить темный режим