Сегодня 27 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 🔥
Нашумевшая Clair Obscur: Expedition 33 разошлась тиражом 1 млн копий всего за три дня после релиза 3 ч.
Исследователи Anthropic и Google поищут признаки сознания у ИИ — ещё недавно за подобное увольняли 10 ч.
Baidu обновила ИИ-модели Ernie 4.5 Turbo и Ernie X1 Turbo и снизила их стоимость на 80 и 50 % соответственно 16 ч.
Google ускорила Find My Device в 4 раза и скоро подключит UWB 18 ч.
Новая статья: The Elder Scrolls IV: Oblivion Remastered — врата ностальгии распахнуты. Рецензия 23 ч.
Новая статья: Gamesblender № 723: ремастер TES IV: Oblivion, дата выхода Ghost of Yotei и кибердемоны в новой Doom 24 ч.
Социальная сеть Threads получила новое доменное имя и обновила веб-версию приложения 24 ч.
У подразделения «Яндекса», включающего Yandex Cloud, выручка выросла более чем в 1,5 раза 26-04 22:45
Уязвимость EntrySign в Ryzen 9000 наконец-то будет закрыта — свежие версии BIOS получили заплатку 26-04 17:44
«Леста Игры» обжаловала решение суда, остановившее весь её бизнес 26-04 16:44
Nokia тоже пострадает от новых пошлин США, но верит, что сможет заработать на рынке ИИ ЦОД 2 ч.
Apple готовит умные очки с Apple Intelligence, но без дополненной реальности 2 ч.
Юбилейный iPhone ждёт радикальный редизайн, но всё может испортить его цена 2 ч.
Microsoft выжила обитателей лагеря бездомных для строительства очередных ЦОД 3 ч.
Анонсирован стодолларовый смартфон Vivo Y37c с чипом Unisoc T7225 12 ч.
Китай рассчитывает, что к 2035 году на внутреннем авторынке будут доминировать электромобили 16 ч.
Электроавиация предъявляет особые требования к характеристикам тяговых батарей 16 ч.
Обнаружена первая в истории одиночная чёрная дыра звёздной массы — она незаметно блуждает по нашей галактике 23 ч.
AMD выпустила процессор Ryzen 5 7533HS с необъяснимым модельным номером и шестью ядрами Zen 3+ 26-04 20:17
Представлен среднебюджетный Honor X70i с ёмкой батареей и 120-Гц OLED-экраном 26-04 20:11